[发明专利]一种动静腔流动微沟槽-超疏水耦合减阻设计方法

权利要求书

1.一种动静腔流动微沟槽-超疏水耦合减阻设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、利用动盘近壁区周向和径向速度方程，即二维流线方程，设计出微沟槽型线；

动盘近壁区流体径向速度：

C_r＝1.18·(10^-5·Re_r+2)^-0.49 (2)

v_r是流体径向速度，径向坐标是流体径向速度的自变量；C_r是动盘径向速度系数；r是径向坐标；υ是流体运动粘度；ω是动盘角速度；K是携卷系数，流体周向速度与动盘周向速度之比；z是轴向坐标；δ_r动盘边界层厚度；Re_r是雷诺数；

选取边界层高度系数和携卷系数K，代入径向坐标、动盘角速度、携卷系数、边界层高度系数、流体运动粘度到式(1)-(4)，就可计算出[Rs₁,Rs₂]区间内的径向速度分布；Rs₁为微沟槽前缘半径，Rs₂为微沟槽尾缘半径，R为动盘半径；

流体角速度：

是角速度；代入动盘角速度到式(5)，就可计算出[Rs₁,R]区间内的角速度分布；

选取时间步Δt，选取原则是：使得型线光顺；型线计算公式如下：

r⁰＝Rs₁ (8)

是极角；利用式(5)，计算出式(6)中的将r^n-1代入式(1)-(4)，计算出式(7)中的v_r^n-1，通过式(6)和(7)的不断累加，直至rⁿ≥R，就可得到[Rs₁,R]区间内n+1或n个坐标点描绘出微沟槽的型线；

S2、确定微沟槽其它设计参数的值；

确定微沟槽横截面形状，选取横截面高度系数z根据S1中的δ_r和计算得到，h是微沟槽横截面高度，选取横截面形状参数s是微沟槽横截面弧长；横截面高度和弧长均随半径变化，在径向上两者比值保持不变，设计微沟槽数量Z；

S3、喷涂超疏水材料；

根据S1和S2方法，设计出微沟槽全参数，在动盘上加工出微沟槽，然后，选用含聚四氟乙烯、氧化铝纳米线添加剂的超疏水材料喷涂；t为微沟槽内最大喷涂厚度，用来表征喷涂尺度。

2.根据权利要求1所述的一种动静腔流动微沟槽-超疏水耦合减阻设计方法，其特征在于，边界层高度系数的取值范围是

3.根据权利要求1所述的一种动静腔流动微沟槽-超疏水耦合减阻设计方法，其特征在于，携卷系数K的取值范围是0.4378≤K≤1。

4.根据权利要求1所述的一种动静腔流动微沟槽-超疏水耦合减阻设计方法，其特征在于，微沟槽前缘半径Rs₁的取值范围是0≤Rs₁≤0.9·R。

5.根据权利要求1所述的一种动静腔流动微沟槽-超疏水耦合减阻设计方法，其特征在于，微沟槽尾缘半径Rs₂与动盘半径R相等。

6.根据权利要求1所述的一种动静腔流动微沟槽-超疏水耦合减阻设计方法，其特征在于，微沟槽横截面形状为V形、U形、矩形。

7.根据权利要求1所述的一种动静腔流动微沟槽-超疏水耦合减阻设计方法，其特征在于，横截面高度系数的取值范围是

8.根据权利要求1所述的一种动静腔流动微沟槽-超疏水耦合减阻设计方法，其特征在于，横截面形状参数的取值范围为

9.根据权利要求1所述的一种动静腔流动微沟槽-超疏水耦合减阻设计方法，其特征在于，设计微沟槽数量Z，使得微沟槽稠密度为

10.根据权利要求1所述的一种动静腔流动微沟槽-超疏水耦合减阻设计方法，其特征在于，喷涂后微沟槽增厚系数为即涂层不淹没微沟槽。