توسعه و ارزیابی مدلی جهت محاسبه ضریب اصطکاک پوسته ای و کاهش پسای صفحه تخت فوق آب گریز

سطوح فوق آب‌گریز به عنوان روشی اساسی جهت کاهش پسای اصطکاکی اجسام غوطه ور در آب مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. ارزیابی دقیق و پیش‌بینی مقدار کاهش پسای ناشی از به کارگیری این سطوح نیازمند اندازه گیری های هزینه بر، شبیه سازی های عددی و یا توسعه مدل‌ها و روابط قابل اعتماد می باشد. در این مقاله یک مدل برای محاسبه ضریب اصطکاک پوسته‌ای و کاهش پسای سطوح تخت فوق‌آب‌گریز ارائه می شود. از داده‌های پیشین مربوط به ضریب اصطکاک پوسته‌ای سطوح تخت با شرایط مرزی عدم لغزش استفاده شده و مدلی ارائه می شود که به کمک آن بتوان کاهش پسای اصطکاکی و ضریب اصطکاک پوسته ای این سطوح را پس از اعمال پوشش های فوق آب گریز محاسبه نمود. با استفاده از شبیه‌سازی عددی، نتایج مدل با نتایج شبیه‌سازی جریان سیال روی صفحه تخت در سرعت‌های مختلف مقایسه شده و اعتبار مدل تایید شده است. نتایج مدل و شبیه سازی نشان دهنده آن است که در سرعت‌های ورودی 1، 5 و 25 متر بر ثانیه و طول لغزش 50 میکرون، کاهش پسای اصطکاکی به ترتیب 15، 41 و 77 درصد انتظار می‌رود. همچنین، با افزایش عدد رینولدز جریان، کاهش اصطکاک پوسته‌ای افزایش می یابد. مدل توسعه داده شده برای سطوح تخت اعتبارسنجی شده و توانایی آن در محاسبه ضریب اصطکاک پوسته ای و نیروی پسای این سطوح به دقت مورد بررسی قرار گرفته است. با این حال برای بررسی اعتبار مدل برای سطوح با انحنا و طول لغزش متغیر، تحقیقات بیشتری نیاز می باشد.

development and evaluation a model to calculate the skin friction coefficient and the friction drag reduction of a superhydrophobic flat plate

superhydrophobic surfaces have gained significant attention as a promising approach for drag reduction of submerged objects. accurate evaluation and prediction of drag reduction induced by these surfaces require expensive experimental measurements, numerical simulations, or the development of reliable models and correlations. in this paper, a model is proposed for calculating the skin friction coefficient and drag reduction of superhydrophobic flat surfaces. utilizing previous data on the skin friction coefficient of flat surfaces under no-slip boundary conditions, a model is developed to estimate the skin friction reduction and skin friction coefficient of these surfaces after applying superhydrophobic coatings. the validity of the model is verified by comparing its results with those of computational fluid dynamics (cfd) simulations of flow over a flat plate at different velocities. the results of the model and simulations indicate that for inlet velocities of 1, 5, and 25 m/s and a slip length of 50 μm, drag reductions of 15%, 41%, and 77%, respectively, are expected. additionally, the skin friction reduction increases with increasing flow reynolds number. the developed model is validated for flat surfaces and its ability to accurately estimate the skin friction coefficient and drag force of these surfaces is thoroughly examined. however, further investigations are required to assess the model’s validity for curved surfaces and variable slip lengths.