一种用于设计减阻周期性二维纹理表面的多项式框架
流体动力学
2022-06-30 v1
摘要
具有不同截面轮廓的周期性对称二维纹理已被用于改进和优化表面的物理响应，如阻力、超疏水性和粘附性。尽管纹理高度和间距的影响已被广泛研究，纹理形状的影响仅以定性方式被考虑。本文提出一种多项式框架，以数学方式定义纹理的截面轮廓，并为比较具有不同截面轮廓的纹理化表面的物理响应提供定量度量。作为一个案例研究，使用该框架设计的纹理化表面在 Taylor-Couette 流的圆柱 Couette 流区中测试了其水动力摩擦响应。以降低扭矩为目标，实验和数值结果证实，高度与半间距之比小于等于 1 且具凹形轮廓的纹理相比光滑表面和三角形纹理提供更低的扭矩。此外，在多个多项式阶次中，由二阶多项式定义的纹理提供了广泛的响应范围，消除了考虑更高阶和更复杂多项式的需要。尽管本案例研究聚焦于层流区与摩擦扭矩，同类分析也可应用于其他表面性质与物理响应。
引用
@article{arxiv.2206.14301,
title = {A Polynomial Framework for Design of Drag Reducing Periodic Two-dimensional Textured Surfaces},
author = {Shabnam Raayai-Ardakani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.14301},
year = {2022}
}