仿生表面超疏液效应的流体动力学机理研究

项目名称： 仿生表面超疏液效应的流体动力学机理研究

项目编号： No.11502088

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2016

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 汪磊

作者单位： 华中科技大学

项目金额： 20万元

中文摘要： 本项目针对工业界对超疏液功能表面的现实需求，以格子玻尔兹曼方法（LBM）为主要手段，同时开展理论分析和实验测试以验证模拟结果，着重研究仿生表面上微结构与超疏液效应之间的关联，并就其中的流体动力学机理进行探讨。研究内容主要包括：以Shan-Chen模型为基础构建LBM三相流模型；研究具有特殊结构的仿生表面的超疏液机制，即通过研究液滴（油滴、水滴）在此种表面的运动状态来阐释微观结构对超疏液特性的影响机制；通过理论分析，得到仿生超疏液表面微结构中保持气-液界面稳定性的物理条件；根据数值模拟结果，构建仿生表面的特殊构型，以油滴、水滴为对象展开实验研究进行验证。

中文关键词： 超疏液表面；液滴；格子玻尔兹曼方法；微观结构；润湿

英文摘要： For the great need of the industry, the dependence of the superomniphobic properties on the micro-structures of the surfaces of biomimetic material is to be studied using lattice Boltzmann method(LBM). Theoretical analysis and some experiments will be conducted for supporting the numerical results. The relationship between the micro-structures on the biomimetic surface and the superomniphobic effects will be explored, and the relevant fluid dynamical mechanisms are also to be discussed. The research topics are included as follows: developing three-phase models in the LBM family based on the Shan-Chen model; studying the impact of the micro-structures on the superomniphobic effects for the biomimetic surface, through testing the dynamics of the droplets on the surface; seeking the physical criterion for maintaining the stability of the gas-liquid interface in the micro-structures with theoretical analysis method; according to the numerical results, building the corresponding material model and carrying out the experiments using water and oil droplets for validation.

英文关键词： Superomniphobic surface;droplet;lattice Boltzmann method;micro-structures;wetting