美国物理研究所 一张泥鳅粘液储存系统的x光照片,以及一张展示润滑剂是如何在作者的装置中分泌的示意图
信用:现代金成 长距离货船由于流体摩擦而损失大量能量
观察水生生物采用的减阻机制可以为如何提高效率提供启发
鱼和海藻分泌一层粘液来制造光滑的表面,减少它们在水中行进时的摩擦
模拟这种情况的一个潜在方法是创造充满润滑剂的表面,表面覆盖着空腔
随着空腔被润滑剂连续填充,在表面上形成一层
虽然这种方法以前被证明是有效的,可以减少高达18%的阻力,但其背后的物理原理还没有被完全理解
在《流体物理学》杂志上,来自韩国高级科学技术研究所和浦项科技大学的研究人员对这一过程进行了模拟,以帮助解释其影响
该小组观察了一艘具有真实材料特性的货船的平均速度,并模拟了它在各种润滑设置下的表现
具体来说,他们监测了填充润滑剂的空腔的开口面积的影响,以及空腔盖的厚度
他们发现,对于较大的开放区域,润滑剂比较小的开放区域扩散得更多,导致表面更滑
另一方面,盖子的厚度对滑动没有太大的影响,尽管较厚的盖子确实会产生较厚的润滑剂堆积层
“我们对润滑层的流体力学以及它如何导致光滑表面在基本构型下减阻的研究,为注入润滑剂的表面的好处提供了重要的见解,”该论文的作者韩金松说
现在他们已经致力于优化润滑剂分泌设计,作者希望它能在现实生活中的船舶上实施
“如果采用目前的设计参数,减阻率将会显著增加,”宋说
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