表面粗糙度和材料与水的亲和力对阻力影响有多大？

hawking2006

问题如题，要讨论这个问题是否要去讨论附面层的物理基础？

还是说，阻力跟粗糙度和材料亲和性无关，仅用这几个公式来解释就够了？


大佬们能否解释一下，或者推荐经典的paper。
谢了！

顺便贴个搜到的好玩的东西：
哈工大机器人模仿水黾在水上行走
潘钦敏从水黾腿部的微观“羽毛状”结构获得灵感，研发了一种新型的超疏水性材料。用这种材料制成的铜网不仅“疏而不漏”，而且水上载重能力大幅增加。他们在此基础上开发出新型机器人，机器人的身体尺寸大约相当于一个二十五美分的硬币，有10条憎水的腿和两条可移动的、由两个微型马达推动的类似于桨的腿。他们认为，这种仿生微型机器人可以很好地完成军事侦察任务、水污染监测和其他应用。

两个视频：
am200382g_si_002.rar (1.33 MB, 下载次数: 264)

2012-8-15 02:05 上传

点击文件名下载附件

潘钦敏：水上行走的梦想
http://v.youku.com/v_show/id_XMTU5MzM4NzIw.html

[ 本帖最后由 hawking2006 于 2012-8-14 18:30 编辑 ]

hawking2006

看来大佬们都不屑于出来给俺这个民科科普一下，继续勾引：
鱼类表面的黏液为什么可以降低摩擦？

通流

粗糙度对阻力的影响，需要查手册。比较好的有一本俄国人编的“流体阻力手册”。似乎，全世界人都用那本书。

hawking2006

收到，谢谢！
浏览了一下，手册就管道流的阻力问题给出了一些基于实验结果的经验公式，更广泛意义上的阻力，比如船舶阻力跟表面粗糙度的关系有资料吗？
还有就是材料亲水疏水度对阻力的影响呢？

nabla

你所说几个问题可以说目前都没有定论，所以无法给予回答

hawking2006

能简要介绍一下不同的观点大概都是什么吗？
我知道的就是大多数人拿着理论外形就开始画完格，不会考虑表面粗糙度，更不会管固壁与水的亲和力问题。

onesupeng

原帖由 hawking2006 于 2012-8-15 12:42 发表

                               
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看来大佬们都不屑于出来给俺这个民科科普一下，继续勾引：
鱼类表面的黏液为什么可以降低摩擦？

这个问题应该还没有确切的结论。

flowinflow

In turbomachinery applications, we routinely take into account the effect of surface roughness, which (1) numerically affects the turbulence equation and (2) physically affects the flow separation prediction.

But I can imagine how this is ignored by the vast majority for general applications.

原帖由 hawking2006 于 2012-8-30 19:57 发表

                               
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能简要介绍一下不同的观点大概都是什么吗？
我知道的就是大多数人拿着理论外形就开始画完格，不会考虑表面粗糙度，更不会管固壁与水的亲和力问题。

通流

在叶轮机行业里，虽然叶片的光滑对性能的影响是重要的。不过问题是，对于新的机器，表面的光洁度是可控的，但是随着使用的年头增加，这个光洁度就没有办法控制了。所以，如果设计时，要求光洁度，那么可能面临两个问题：
（1）维护时，如何检测和修复光洁度
（2）或者，机器的性能老化的比较快。

所以，人们一般忽略光洁度，是有实际原因的。包括飞机发动机，其实，一般我们也不希望由于光洁度而影响性能。

paulchen03

表面粗糙+亲水主要是利用了，微隙中主流的小气泡——希望来减小摩擦（可以提供部分的可滑移边界）。
你的问题有点跨界了：
1、通常我们说的wall friction主要是假设固壁亲水的，完全浸没。这是湍流、传统流体力学的范畴。
2、亲疏水性的工作近年开展的比较多——关于疏水材料水下减阻的工作，前几年有一篇Annual Rev.