توسعه و ارزیابی مدلی جهت محاسبه ضریب اصطکاک پوسته ای و کاهش پسای صفحه تخت فوق آب گریز

سطوح فوق آب گریز به عنوان روشی اساسی جهت کاهش پسای اصطکاکی اجسام غوطه ور در آب مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. ارزیابی دقیق و پیش بینی مقدار کاهش پسای ناشی از به کارگیری این سطوح نیازمند اندازه گیری های هزینه بر، شبیه سازی های عددی و یا توسعه مدل ها و روابط قابل اعتماد می باشد. در این مقاله یک مدل برای محاسبه ضریب اصطکاک پوسته ای و کاهش پسای سطوح تخت فوق آب گریز ارائه می شود. از داده های پیشین مربوط به ضریب اصطکاک پوسته ای سطوح تخت با شرایط مرزی عدم لغزش استفاده شده و مدلی ارائه می شود که به کمک آن بتوان کاهش پسای اصطکاکی و ضریب اصطکاک پوسته ای این سطوح را پس از اعمال پوشش های فوق آب گریز محاسبه نمود. با استفاده از شبیه سازی عددی، نتایج مدل با نتایج شبیه سازی جریان سیال روی صفحه تخت در سرعت های مختلف مقایسه شده و اعتبار مدل تایید شده است. نتایج مدل و شبیه سازی نشان دهنده آن است که در سرعت های ورودی ۱، ۵ و ۲۵ متر بر ثانیه و طول لغزش ۵۰ میکرون، کاهش پسای اصطکاکی به ترتیب ۱۵، ۴۱ و ۷۷ درصد انتظار می رود. همچنین، با افزایش عدد رینولدز جریان، کاهش اصطکاک پوسته ای افزایش می یابد. مدل توسعه داده شده برای سطوح تخت اعتبارسنجی شده و توانایی آن در محاسبه ضریب اصطکاک پوسته ای و نیروی پسای این سطوح به دقت مورد بررسی قرار گرفته است. با این حال برای بررسی اعتبار مدل برای سطوح با انحنا و طول لغزش متغیر، تحقیقات بیشتری نیاز می باشد.

کلیدواژه ها:

Flat Plate ، Drag Reduction ، Skin Friction Coefficient ، Superhydrophobic ، Slip Length ، صفحه تخت ، کاهش پسا ، ضریب اصطکاک پوسته ای ، فوق آب گریز ، طول لغزش