Экспериментальное исследование влияния нано- и микро-шероховатостей на интенсивность закрученного потока

Экспериментальное исследование влияния нано- и микро-шероховатостей на интенсивность закрученного потока

Исследуется влияние нано-шероховатостей на структуру замкнутого вихревого потока, генерируемого в неподвижном вертикальном цилиндрическом контейнере с верхним вращающимся торцом — диском, с нанесением различных шероховатостей на вращающийся диск. При вращении диска на жидкость начинает действовать центробежная сила, которая приводит к возникновению центробежной циркуляции жидкости. Наличие шероховатостей на вращающемся диске приводит к увеличению осевой протяженности ячейки циркуляции при увеличении числа Рейнольдса, приводя таким образом к интенсификации перемешивания и массопереноса. Полученные результаты представляют интерес для дальнейшего развития вихревых аппаратов и реакторов, обеспечивающих сложное вихревое движение ингредиентов для интенсификации массопереноса, оптимизации работы действующих установок и для проектирования новых устройств.

Энергоэкономичные решения природы (ЭРП)

Использование ЭРП шероховатостей на поверхности тел для:

  • наилучшего обтекания,
  • самоочищения поверхностей,
  • предотвращения адгезии белка или водорослей,
  • экономии энергии при движении.
а)
б)
в)
г)

Примеры нано-структурированных поверхностей в природе:

а) фотография геккона; б) фотография микрощетинок; в) фотография листа лотоса; г) микрофотография структуры поверхности.

ИССЛЕДУЕМЫЕ ПОКРЫТИЯ:

Фрагменты структуры используемых в эксперименте нано-пленок имитирующих супергидрофобную поверхность листьев лотоса.

Экспериментальная установка

Схема установки и зависимость длины ячейки циркуляции от Re.

Радиус контейнера R = 50 мм и высотой h = 10R, выполнен из оргстекла оптического качества, с верхним вращающимся торцом.

Контейнер заполнялся 66% водным раствором глицерина.

Плотность и кинематическая вязкость, при комнатной температуре (22,6 °C) составляла 1170 кг/м3 и 11,3 мм2/с.

Интенсивность вихревого движения характеризуется числом Рейнольдса Re = ωR2/n, где n — кинематическая вязкость жидкости, ω — угловая скорость вращения диска с пленкой.