Analysis of drag-reducing air-water interfaces: Identifying technical surfaces which are able to hold persistent air layers according to immersed biological objects

点击翻译按钮获取中文摘要

Luft/Wassergrenzflächen, welche sich um untergetauchte Objekte herum ausbilden, können den Reibungswiderstand unter Umständen erheblich vermindern. Hinsichtlich technischer Objekte sind Stabilität und Persistenz solcher Luftschichten zur Zeit jedoch nicht sehr ausgeprägt. Dagegen sind viele Tier- und Pflanzenarten unterschiedlicher systematischer Stellung offenbar in der Lage mittels spezieller Oberflächenstrukturen (Haare, Federn und Blätter) sehr viel stabilere Luftschichten zu erzeugen. Im vorliegenden Projekt soll eruiert werden, wie (mechanische) Stabilität und (zeitliche) Persistenz einer Luftschicht, die ein (biologisches) Objekt umhüllt, von den diversen Parametern, welche die Oberfläche des Objekts beschreiben (z.B. Geometrie, biochemische Eigenschaften), abhängt. Zu diesem Zweck soll die Beziehung zwischen verschiedenen Oberflächen und den sie umhüllenden Luft/Wassergrenzschichten mit Hilfe mathematisch-analytischer und numerischer Methoden detailliert theoretisch analysiert werden. Das Hauptaugenmerk wird dabei auf biologische Oberflächen gerichtet sein, die stabile und persistente Luftschichten halten können. Das Projekt wird in Kooperation mit dem Nees-Institut in Angriff genommen werden. Dort werden biologische Oberflächen, welche Luftschichten zu halten vermögen, ausführlich studiert. Die erwarteten Ergebnisse werden es hoffentlich ermöglichen, analoge ideale technische Oberflächen, welche den Reibungswiderstand vermindern können, zu definieren.