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毕业论文-水黾腿斜压入水模型的研究，共99页，36975字
中文摘要
浸润性在自然界和人类的生产生活中都起到了重要的作用。在自然界中，一
些具有超疏水表面的动植物如水黾、荷叶等得到了研究者的广泛关注。其中，水
黾腿产生巨大上浮力的机理引起了实验和理论研究人员的讨论。根据广义阿基米
德原理，水黾腿受到的上浮力取决于排开水的体积；而根据接触条件，可以得到
和水黾腿接触的液面的形貌。这样，对于一个二维的问题，就可以得到液面变形
和上浮力的理论解。
本文针对二维斜插的水黾腿模型，得到了水黾腿斜插入水的临界解，得到了
水黾腿斜插的临界压深以及临界上浮力和接触角、斜插的倾斜角、水黾腿几何尺
寸之间的关系，同时得到了在任意压深下的不同构型以及压深和上浮力之间的函
数关系。
另一种超疏水的植物表面，绒毛草表面，由于弹性亲水绒毛的存在，引发了
我们对于弹性—浸润现象的探讨。弹性和浸润性的耦合使理论解甚至数值解都非
常难以得到，在本文中，我们介绍了研究弹性—浸润现象的实验方法，并得到了
一些初步的构型和定性的分析。但对于弹性—浸润性问题，还需要进一步的研究
以明确浸润性能和各个参数之间的关系。
关键词：水黾；上浮力；超疏水；弹性—浸润性

目录
第1章
引 言  1
1.1 研究背景. 错误！未定义书签。
1.2 研究现状 2
1.2.1 浸润模型和 Laplace 方程  2
1.2.2 植物表面的超疏水现象 .. 6
1.2.3 动物的水面行走 .. 9
1.3 弹性—浸润现象的国内外研究进展  11
1.3.1 毛细粘附现象 ... 11
1.3.2 毛细折纸：毛细作用下的变形 . 13
1.4 本文的主要研究内容. 14
第2章 圆形端部水黾腿斜插入水的刚体解 .... 17
2.1 模型的建立... 17
2.2 斜插入液面的圆头薄片的上浮力及液面构型 .... 19
2.3 圆头薄片的临界解... 20
2.4 圆头薄片压入的任意解 .... 29
2.5 带关节的水黾腿模型. 36
第3章 楔形端部水黾腿斜插入水的刚体解 .... 40
3.1 楔形薄片的临界解... 40
3.2 楔形薄片在任意压深时的解  48
第4章 弹性—浸润性问题的实验研究初步 .... 56
4.1 实验目的..... 56
4.2 实验器材和材料的准备 .... 57
4.2.1 实验纤维的制备... 57
4.2.2 实验器材... 58
4.3 实验现象和初步分析. 59
第5章 结论  62
5.1 全文总结..... 63
5.2 展望... 64
插图索引 .... 65
表格索引 .... 68
参考文献 .... 69
致谢.... 71
声明.... 72
附录 外文资料的书面翻译 . 73