Семинар по фундаментальным проблемам аэродинамики в формате видеоконференции ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, ИТПМ СО РАН, СПбПУ, ИМех МГУ

Тема: Течения в микроканалах с анизотропными супергидрофобными стенками

Автор: Евгений Савельевич Асмолов (ИФХЭ РАН) aes50@yandex.ru

Супергидрофобные (СГ) поверхности интенсивно исследуются в течение по-следних десятилетий, поскольку они обеспечивают снижение сопротивления трения и быстрое перемешивание потоков в микрофлюидике. В сдвиговых течениях с СГ стенками генерируются сложные структуры течения, связанные с анизотропным скольжением. В результате решения задачи на микромасштабе определяются эффективные граничные условия скольжения для течения на макромасштабе, которые ставятся на мнимой однородной, но анизотропной поверхности.

На основе решения уравнений Стокса исследованы течения при малых числах Рейнольдса с анизотропной зависимостью локальной длины скольжения, меняющейся в одном направлении. Для сдвигового течения над плоскостью в произвольном направлении задача сводится к решению только для продольного направления.

Рассмотрено двухфазное течение над СГ стенкой с прямоугольными канав-ками, заполненными газом. Предложен операторный метод решения задачи, который позволяет рассматривать отдельно течения в газе и жидкости. Рассчитаны зависимости локальной длины скольжения на газовых участках и тензора эффективной длины скольжения от размеров канавок и отношения вязкости двух фаз.

Получено решение для трехмерного течения в канале со скрещенными СГ стенками. Поперечное сдвиговое течение значительно усиливает дисперсию броуновских частиц в широких каналах. Найдены оптимальные значения чисел Пекле, при которых достигается максимальная дисперсия в канале заданной длины.

Рис. 1