Investigando las características de flujo de microcanales en forma de U superhidrofóbicos
Autores: Tao, Zhi; Fang, Weidong; Li, Haiwang; Xu, Tiantong; Huang, Yi; Wu, Hanxiao; Li, Murun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Investigando las características de flujo de microcanales en forma de U superhidrofóbicos
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Hidrofobicidad
Reducción de arrastre
Flujo deslizante
Microcanal
ángulo de contacto
Números de Reynolds
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
La hidrofobicidad se ha informado ampliamente por su comportamiento superior en la reducción de arrastre, autolimpieza y anticorrosión en muchas áreas. Especialmente en el diseño de ingeniería, la investigación de la propiedad única del flujo deslizante con patrones de flujo complejos es esencial para aplicaciones prácticas. En este artículo, se investigan sistemáticamente las características de flujo de un microcanal en forma de U superhidrofóbico, ya que la parte curva es un componente fundamental en microfluidos. Se establece un modelo de deslizamiento basado en soluciones teóricas y experimentales. Se estudian varios tipos de microcanales en forma de U, radios de curvatura y ángulos de contacto con un amplio rango de números de Reynolds de 0 a 300. Proponemos una distribución de velocidad para examinar la no uniformidad de la velocidad de deslizamiento en la sección transversal. Este desequilibrio se mejora con un aumento en el ángulo de contacto aparente y la tasa de flujo, y una disminución en el radio de curvatura. El flujo secundario y los vórtices generados por la fuerza centrífuga se ven potenciados, y sus posiciones cambian debido al límite resbaladizo. Los resultados muestran una considerable reducción de arrastre del 10% al 40% con diferentes ángulos de contacto. La variación de la curvatura no tiene un impacto decisivo en el rendimiento final cuando la humectabilidad de la superficie mantiene un estado estable. Nuestra investigación elucida el principio físico del modelo de deslizamiento en canales curvados, mostrando amplias aplicaciones de la hidrofobicidad en el diseño de microchips complejos y la estrategia de optimización de sistemas de transferencia de calor.
Descripción
La hidrofobicidad se ha informado ampliamente por su comportamiento superior en la reducción de arrastre, autolimpieza y anticorrosión en muchas áreas. Especialmente en el diseño de ingeniería, la investigación de la propiedad única del flujo deslizante con patrones de flujo complejos es esencial para aplicaciones prácticas. En este artículo, se investigan sistemáticamente las características de flujo de un microcanal en forma de U superhidrofóbico, ya que la parte curva es un componente fundamental en microfluidos. Se establece un modelo de deslizamiento basado en soluciones teóricas y experimentales. Se estudian varios tipos de microcanales en forma de U, radios de curvatura y ángulos de contacto con un amplio rango de números de Reynolds de 0 a 300. Proponemos una distribución de velocidad para examinar la no uniformidad de la velocidad de deslizamiento en la sección transversal. Este desequilibrio se mejora con un aumento en el ángulo de contacto aparente y la tasa de flujo, y una disminución en el radio de curvatura. El flujo secundario y los vórtices generados por la fuerza centrífuga se ven potenciados, y sus posiciones cambian debido al límite resbaladizo. Los resultados muestran una considerable reducción de arrastre del 10% al 40% con diferentes ángulos de contacto. La variación de la curvatura no tiene un impacto decisivo en el rendimiento final cuando la humectabilidad de la superficie mantiene un estado estable. Nuestra investigación elucida el principio físico del modelo de deslizamiento en canales curvados, mostrando amplias aplicaciones de la hidrofobicidad en el diseño de microchips complejos y la estrategia de optimización de sistemas de transferencia de calor.