机械工程学报

作者：张国涛, 蔡伟杰, 童宝宏, 涂德浴, 刘庆运

单位：1. 安徽工业大学机械工程学院 马鞍山 243002;2. 清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室 北京 100084

关键词：含液多孔表面,气泡,驻留稳定性,润湿性,润滑和减阻；

基金：国家自然科学基金(52305263，12172188)、北京市自然科学基金(3242007)、中国博士后科学基金(2023M731946)和清华大学水木学者计划(2022SM018)资助项目。

含液多孔表面气泡的析出和驻留行为显著影响气液两相流场和多孔表面功能特性。以不锈钢和聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)两种材质微孔为研究对象，建立微孔表面气液两相数值模型，分析气泡析出形态变化，研究气泡驻留行为对气液两相流场影响，揭示多孔表面气泡驻留特性及稳定驻留机制。结果表明：不锈钢孔隙内气体以凸界面析出，气泡在孔口稳定驻留和生长，直至析出体积过大，气泡颈缩并脱离孔口。PTFE孔隙内气体以凹界面析出，气泡在孔口短时驻留，此后发生横向铺展、回缩、颈缩和脱离等失稳过程。气泡析出时，其三相接触线钉扎将引起流场涡旋现象，不锈钢表面涡旋发生在气泡中心和气液界面处；PTFE表面涡旋发生在气泡中心、气液界面和液膜中；可见PTFE表面气泡对气液两相流场的扰动较为强烈，容易发生驻留失稳。多孔表面气泡的驻留行为受三相接触线状态影响，三相接触线钉扎时，气泡驻留稳定，三相接触线脱钉后，气泡失稳滑移。与疏水PTFE相比，气泡在亲水不锈钢表面更易稳定驻留，保障表面稳定发挥润滑和减阻功能。

来源：2024年第21期

《机械工程学报》期刊编辑部

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