基于压电振子的流场中运动体多工况减阻研究

发布时间：2021-02-07 04:16

　　近年来国际贸易的蓬勃发展催生出了国际货运行业,而在各种国际货运方式中,国际海运最为常见。然而,尽管海运有着运量大、成本低等种种优点,它速度慢的缺点也同样明显,这归根到底是因为,物体在水中所受到的阻力远大于空气中的。减小物体在水流中所受到的阻力具有现实意义及经济价值。物体在水中受到的阻力以摩擦阻力为主。在压电陶瓷的逆压电效应下,通过改变湍流边界层的相干结构,可以减小近壁面的摩擦阻力。本文以压电理论、流体力学、摩擦学、机械动力学为基础,采用模块化的设计思想设计了一套平板减阻装置以用于研究水下摩擦阻力变化,探究了不同工况下摩擦阻力的变化。本文的开端对一些与课题相关的流体理论进行了介绍,如平板层流和湍流边界层的摩擦阻力计算公式。在这些理论的基础上,本文初步完成了模型以及研究内容的设计。为了获得在无振动条件下模型所受的摩擦阻力,本文建立了理想平板的等效模型,通过仿真分析,获取其摩擦阻力时程曲线。之后,将压电振子模型单独提取出来,使用有限元软件对进行模态分析、频率响应分析和瞬态分析,最终确定变形最大位置处节点的位移曲线以及振动方程。在此基础上,利用流场分析软件在整个平板上设置动网格并编写程序将壁面... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
        1.1.1 课题来源与研究背景
        1.1.2 研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状与分析
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 当前研究中存在的不足
    1.4 本论文的研究内容
第2章 水流场边界层相关计算与模型设计
    2.1 引言
    2.2 水流场的边界层及相关计算
        2.2.1 水流场中边界层的概念及结构
        2.2.2 平板层流边界层的计算
        2.2.3 平板湍流边界层的计算
        2.2.4 振动减阻的机理
    2.3 壁面振动驱动原理
    2.4 模型的结构设计
    2.5 本章小结
第3章 单压电振子流场壁面振动减阻仿真分析
    3.1 引言
    3.2 平板的等效模型分析
        3.2.1 平板的等效模型
        3.2.2 控制域及流场网格划分
        3.2.3 平板等效模型的流场仿真
        3.2.4 平板无振动条件下的流场阻力分析
    3.3 壁面仿真分析
        3.3.1 模型参数选择
        3.3.2 有限元分析模型
        3.3.3 模型动力学特性分析
    3.4 模型在振动作用下所受摩擦阻力的仿真分析
        3.4.1 模型控制域的建立
        3.4.2 网格的划分
        3.4.3 模型在流场中的仿真分析
        3.4.4 仿真的求解与计算
        3.4.5 振动作用下薄板单压电振子模型的摩擦阻力变化
        3.4.6 振动作用下薄板单压电振子模型的压力与速度变化
        3.4.7 振动作用下厚板单压电振子模型的摩擦阻力变化
        3.4.8 振动作用下厚板单压电振子模型的摩擦阻力变化
        3.4.9 振动作用下薄、厚板单压电振子模型的摩擦阻力比较
    3.5 本章小结
第4章 双压电振子流场壁面振动减阻仿真分析
    4.1 引言
    4.2 双压电振子模型在振动作用下的仿真
        4.2.1 模型控制域的建立
        4.2.2 网格的划分
        4.2.3 模型在流场中的仿真分析
    4.3 双压电振子模型所受摩擦阻力的分析
    4.4 单、双压电振子模型的摩擦阻力比较
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3021640