Sustainability of the plastron on nano-grass-covered micro-trench superhydrophobic surfaces in high-speed flows of open water

沟槽 湍流 雷诺数 阻力 机械 材料科学 水下 打滑(空气动力学) 地质学 纳米技术 物理 热力学 海洋学 图层(电子)
作者
Ning Yu,Zhaohui “Ray” Li,Alexander McClelland,Francisco Jose del Campo Melchor,Sun Youb Lee,Jae Hwa Lee,Chang‐Jin Kim
出处
期刊:Journal of Fluid Mechanics [Cambridge University Press]
卷期号:962 被引量:4
标识
DOI:10.1017/jfm.2023.184
摘要

This paper studies the sustainability of plastrons on superhydrophobic (SHPo) surfaces made of longitudinal micro-trenches covered by nano-grass with the main interest on hydrodynamic friction drag reduction in high-speed flows of open water, which represent the operating conditions of common watercraft. After revising the shear-driven drainage model to address the air diffusion for SHPo surfaces, the existing theories are combined to reveal the trends of how the immersion depth, air saturation level and shear stress affect the maximum attainable plastron length. Deviations from the theories by the dynamic effect at the two ends of the trench, the interfacial contaminations and turbulent fluctuation are also discussed. A combinatorial series of well-defined SHPo trench surfaces (4 cm × 7 cm in size with varying trench widths, depths, lengths and roughnesses) is microfabricated and attached underneath a 4 m long motorboat on seawater in turbulent flows up to 7.2 m s −1 (shear rate ∼83 000 s −1 and friction Reynolds number ∼5500). Because the plastron can provide a substantial slip only while its air–water interfaces are pinned (or only slightly depinned) at the trench top, two underwater cameras are employed to differentiate the pinned (and slightly depinned) interfaces from the depinned (and no) interfaces. In addition to achieving pinned plastrons on 6 cm long trenches aligned to high-speed flows in open water, the experimental results corroborate the theoretical estimations, supporting the design of SHPo surfaces for field applications.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
2秒前
明理如凡完成签到,获得积分20
2秒前
3秒前
蓝天发布了新的文献求助10
3秒前
FashionBoy应助luminious采纳,获得10
4秒前
4秒前
6秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
共享精神应助乐乐采纳,获得10
8秒前
不想起昵称完成签到,获得积分10
8秒前
10秒前
10秒前
Lucas应助2182265539采纳,获得10
10秒前
易安发布了新的文献求助10
10秒前
半夜汽笛完成签到 ,获得积分10
11秒前
杨自强完成签到,获得积分10
12秒前
科研通AI2S应助感动的夏青采纳,获得10
12秒前
回穆完成签到 ,获得积分10
13秒前
13秒前
暴走乄发布了新的文献求助10
14秒前
汉堡包应助zhoujinzhao采纳,获得10
14秒前
小马甲应助sunshine采纳,获得10
15秒前
无极微光应助闫宣瑜采纳,获得20
16秒前
17秒前
Orange应助YK采纳,获得10
17秒前
加碘盐完成签到,获得积分10
18秒前
白枫完成签到 ,获得积分0
20秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
20秒前
今后应助开放草莓采纳,获得10
20秒前
21秒前
23秒前
季然完成签到,获得积分10
23秒前
念念发布了新的文献求助10
24秒前
25秒前
25秒前
27秒前
ZRT完成签到 ,获得积分10
28秒前
乐乐发布了新的文献求助10
30秒前
zzz发布了新的文献求助10
30秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
从k到英国情人 1500
Ägyptische Geschichte der 21.–30. Dynastie 1100
„Semitische Wissenschaften“? 1100
Real World Research, 5th Edition 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5734681
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5355580
关于积分的说明 15327525
捐赠科研通 4879249
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2621785
邀请新用户注册赠送积分活动 1570998
关于科研通互助平台的介绍 1527750