超疏水表面微气泡湍流的欧拉-拉格朗日研究

对于低速船舶、水下航行器和管道运输系统，粘性阻力占总能量损失的很大比例。因此，人们开发了各种技术来减少粘性阻力并提高这些应用中的能源效率。空气注入和表面处理是两种代表性的减阻技术。此外，结合多种减阻技术的努力一直是广泛研究的主题。在本研究中，分析了微气泡注入和超疏水表面（SHS）减阻方法相结合的协同效应。采用双向耦合欧拉-拉格朗日方法，结合基于谱元法的直接数值模拟，研究了两种独立减阻方法应用的协同效应。在我们的模拟中研究了三种类型的SHS：柱状、横向脊状和脊状。在$Re_{\tau}=180$的湍流水平通道流中，比较了有无微气泡注入的各种配置的减阻性能和流动特性。测试结果表明，将柱状SHS与微气泡结合是最有效的，产生了协同减阻效应。然而，将微气泡注入与脊状SHS结合相对于单独的脊状SHS增加了阻力，这表明为了获得最佳性能，仔细选择壁面类型的重要性。