仿生非光滑表面旋成体减阻性能分析

论文题目: 仿生非光滑表面旋成体减阻性能分析

论文类型: 硕士论文

论文专业: 农业机械化工程

作者: 赵继妮

导师: 任露泉,田丽梅

关键词: 减阻,仿生非光滑表面,流动显示,风洞试验,数值模拟

文献来源: 吉林大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文仿造某些生物体表结构对旋成体进行表面改形,设计成表面具有凸包形或凹坑形结构的仿生非光滑模型,以期减小浸没在流体中物体的粘性阻力。对光滑和非光滑模型进行风洞试验,结果表明:在雷诺数为1×106附近时非光滑模型相对光滑模型阻力降低大约10%。为了分析非光滑模型的减阻机理,对其进行流动显示试验,并利用CFD软件进行数值模拟。通过对流动显示试验所得油流图谱和数值模拟出的绕流流场的分析,得到非光滑结构对绕流流场结构、流场中速度、压力、剪切应力、涡量等物理量的影响规律。分析计算结果表明:仿生非光滑模型的表面摩擦阻力有所增大,但压差阻力得到明显降低,最终表现为总阻力的降低。出现这种现象的原因是非光滑结构的存在使模型底部之前的位移厚度和动量厚度变薄,模型底部端面的压强增大,使在阻力中占比例最大的底阻得到降低。

论文目录:

第一章 绪论

1.1 选题的意义

1.2 仿生非光滑表面减阻方法及研究现状

1.2.1 棱纹形非光滑表面减阻(沟槽面减阻)

1.2.1.1 仿生学基础

1.2.1.2 沟槽面减阻的研究进展

1.2.2 凸、凹非光滑表面减阻

1.2.2.1 仿生学基础

1.2.2.2 凸、凹非光滑表面在工程实际中的应用

1.2.3 棱纹形非光滑表面(沟槽面)减阻机理的研究现状

1.3 流动显示与测量技术的发展现状

1.3.1 流动显示与测量技术的作用

1.3.2 流动显示与测量技术的发展现状

1.4 数值模拟在减阻问题上的应用

1.5 本文的主要研究内容

第二章 原理性风洞测力试验

2.1 风洞简介

2.2 试验模型的确定

2.2.1 仿生非光滑单元形态的选取

2.2.2 仿生非光滑单元分布位置的选取

2.2.3 试验模型尺寸

2.3 非光滑模型的风洞测力试验

2.4 非光滑模型的减阻规律分析

2.5 本章小结

第三章 原理性流动显示试验

3.1 表面油流显示技术基本原理

3.2 油膜的配制

3.2.1 油流涂层各组分的确定

3.2.2 油膜配制方法与混合比的确定

3.3 油流显示技术误差分析

3.4 流动显示试验结果分析

3.4.1 旋成体流场的整体特性分析

3.4.2 非光滑单元形态对模型流场的影响

3.4.3 非光滑单元对模型尾部分离的影响

3.4.3.1 尾部分离点的确定

3.4.3.2 非光滑单元对模型尾部分离的影响

3.5 本章小结

第四章 非光滑表面旋成体的数值模拟及可靠性分析

4.1 湍流模型

4.1.1 湍流模型选取的依据

4.1.2 湍流运动的控制方程(k-ε二方程模型)

4.2 近壁面处理

4.2.1 近壁面湍流模型的修正方法

4.2.2 壁面函数

4.3 计算区域

4.4 计算网格的划分

4.4.1 整体网格的划分

4.4.2 近壁面网格的划分

4.5 边界条件

4.6 模拟方法的可靠性分析

4.6.1 计算结果与风洞试验的比较

4.6.2 计算结果与流动显示试验的比较

4.7 本章小结

第五章 非光滑表面旋成体的减阻特性分析

5.1 计算的物理模型

5.2 计算结果分析

5.3 非光滑结构对模型绕流流场整体特性的影响

5.3.1 非光滑结构对尾流区总压的影响

5.3.2 非光滑结构对模型表面轴向压力的影响

5.3.3 非光滑结构对模型表面剪切应力的影响

5.4 仿生非光滑表面对法向方向流动特性的影响

5.4.1 非光滑表面对法向平均速度的影响

5.4.2 非光滑表面对法向涡量的影响

5.5 仿生非光滑模型的减阻机理

5.5.1 非光滑单元体间存在低速流体

5.5.2 非光滑模型尾迹区具有较大的湍流强度

5.5.3 非光滑模型底部前的边界层厚度变薄

5.6 本章小节

第六章 全文总结和展望

6.1 本文的主要结论

6.2 对后续工作的展望

参考文献

致谢

摘要

Abstract

导师及作者简介

发布时间: 2005-08-26

参考文献

• [1].具有仿生非光滑表面旋成体的减阻性能数值模拟研究[D]. 徐继.东华大学2010
• [2].凹坑形仿生非光滑表面的减阻性能研究[D]. 赵军.大连理工大学2008
• [3].仿生非光滑表面滑动耐磨性试验及数值模拟[D]. 杨常建.吉林大学2005
• [4].凹坑型仿生非光滑表面的热结构分析及耐磨性的机理研究[D]. 徐宇.大连理工大学2009
• [5].仿生非光滑表面湍流场的数值模拟及减阻机理分析[D]. 封云.吉林大学2005
• [6].旋成体非光滑减阻表面设计理论及仿真研究[D]. 黄海鹏.沈阳理工大学2013
• [7].仿生结构化表面阻力性能研究[D]. 王绍敏.武汉理工大学2012
• [8].自适应仿生非光滑结构的减阻性能研究[D]. 朱先进.大连理工大学2016
• [9].仿生非光滑减阻表面的设计制造及减阻技术的若干研究[D]. 张营.沈阳理工大学2014
• [10].空调水系统中疏水涂层减阻实验研究[D]. 赵超.重庆大学2017

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