Effect of the surface pattern on the drag property of the superhydrophobic surface

阻力 物理 垂直的 寄生阻力 润湿 机械 空气动力阻力 打滑(空气动力学) 光学 几何学 热力学 数学
作者
Qiaodan Chen,Jinqiao Duan,Zhongbao Hou,Guoxiang Hou,Leimin Deng
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:34 (11) 被引量:9
标识
DOI:10.1063/5.0113964
摘要

Superhydrophobic surfaces with a slip effect have been proven to be effective to achieve surface drag reduction. In this paper, we fabricated superhydrophobic disks via laser ablation and chemical modification, and their drag-reduction performance is tested by a rheometer. However, the superhydrophobic disk achieves a limited drag-reduction effect (33.5% in maximum) with poor consistency (decay rapidly as rotating speed increases). To enhance the drag-reduction performance of the superhydrophobic surfaces, surfaces with tunable patterns consisting of superhydrophobic and hydrophobic surfaces are proposed. The difference in wettability and slip length between different regions is employed to control the flow direction. The effect of different patterns is investigated both experimentally and numerically, and the results indicate that the pattern distribution performs a great impact on the drag-reduction effect. The pattern consistent with the primary flow can not only enhance the effect (60.3% in maximum) but also the consistency (maintained at a higher rotating speed) of drag-reduction. On the contrary, the pattern perpendicular to the flow direction is harmful to drag reduction and can even increase the drag.
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