Кафедра ГГМ
ул. Красноказарменная 17, 111250, г. Москва
Department HHM
17, Krasnokazarmennaya str, 111250, Moscow
Кафедра ГГМ
ул. Красноказарменная 17, 111250, г. Москва
Department HHM
17, Krasnokazarmennaya str, 111250, Moscow
Кафедра ГГМ
ул. Красноказарменная 17, 111250, г. Москва
Department HHM
17, Krasnokazarmennaya str, 111250, Moscow
Кафедра ГГМ
ул. Красноказарменная 17, 111250, г. Москва
Department HHM
17, Krasnokazarmennaya str, 111250, Moscow
Кафедра ГГМ
ул. Красноказарменная 17, 111250, г. Москва
Department HHM
17, Krasnokazarmennaya str, 111250, Moscow
Кафедра ГГМ
ул. Красноказарменная 17, 111250, г. Москва
Department HHM
17, Krasnokazarmennaya str, 111250, Moscow
Кафедра ГГМ
ул. Красноказарменная 17, 111250, г. Москва
Department HHM
17, Krasnokazarmennaya str, 111250, Moscow
Рассматривается возможность использования подходов биомиметики, в частности, эффекта «листа лотоса», выражающегося в супергидрофобности обтекаемых поверхностей. Представлены результаты экспериментальных исследований влияния различных модификаций поверхности канонической области типа «пластина» на её гидравлические характеристики. Обтекание пластин проводилось в гидродинамическом лотке прямоугольного сечения. Исследовались медные пластины с габаритами 200х300х1 мм. Рассматривалось три плаcтины, одинаковые по геометрии, но с различным состоянием поверхностей. Одна в исходном состоянии; одна с поверхностями, модифицированными на основе поверхностно-активного вещества (ПАВ); одна с поверхностями, обработанными посредством лазерной абляции (формирование лазером многомодального рельефа) с последующей модификацией на основе ПАВ. В ходе экспериментальных исследований было получено распределение скоростей в спутном следе за обтекаемыми пластинами с различными характеристиками поверхности. Исходя из характера изменений скорости спутного следа за обтекаемыми пластинами, сделан вывод о уменьшении величины гидравлического сопротивления за счет модификации поверхности. Средневзвешенная скорость за обтекаемой пластиной увеличилась более чем на 4% для пластины с комбинированно модифицированной поверхностью по сравнению с исходной. Описывается процесс модификации поверхности медной пластины с помощью лазерной абляции, а также формирования дополнительных молекулярных слоев ПАВ, с целью достижения максимального эффекта супергидрофобности. Определены наиболее эффективные технологические особенности процесса лазерной абляции, такие как: мощность и частота излучения, наиболее предпочтительный рельеф модифицированных поверхностей и его геометрические параметры. Рассмотрены наиболее характерные особенности влияния шероховатости поверхности на угол смачивания. С помощью комплекса ОСА 20, для всех подготовленных образцов пластин были определены углы смачиваемости θ. Результаты исследований доказывают перспективность данной технологии модификации поверхностей для использования в гидравлических машинах.
The possibility of using biomimetic approaches, in particular, the "lotus leaf" effect, expressed in the superhydrophobicity of streamlined surfaces, is considered. The results are presented of experimental studies of the influence produced by various modifications of the surface of the “plate” type canonical region on its hydraulic characteristics. The plates were streamlined in a hydrodynamic tray of rectangular cross-section. Copper plates with dimensions of 200x300x1 mm were studied. Three plates were considered, identical in geometry, but with different surface conditions — one in its original state; one with surfaces modified based on a surfactant; and one with surfaces treated by laser ablation (laser formation of a multimodal relief) with subsequent modification based on surfactants. In the course of experimental studies, the velocity distribution behind streamlined plates with different surface characteristics was obtained. Based on the nature of the velocity variations of the trail behind the streamlined plates, it is concluded that the amount of hydraulic resistance decreases due to surface modification. The weighted average velocity behind the streamlined plate increased by more than 4% for a plate with a combined modified surface compared to the original one. The process of a copper plate surface modifying using laser ablation, as well as the formation of additional surfactant molecular layers in order to achieve the maximum effect of superhydrophobicity is described. The most effective technological features of the laser ablation process are determined, such as the radiation power and frequency, the most preferred relief of modified surfaces and its geometric parameters. The most characteristic features of the influence of the surface roughness on the wetting angle (θ) are considered. With the OSA 20 complex, the wetting angles were determined for all the prepared plate samples. The research results prove the prospects of this surface modification technology for use in hydraulic machines.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.