非光滑表面结构特征与其减阻率的研究

发布时间：2017-08-11 04:02

  本文关键词：非光滑表面结构特征与其减阻率的研究

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【摘要】：随着能源的日益紧缺,以及绿色、节能、环保等理念地不断推广,如何有效、便捷地减少能源消耗引起了人们极大的兴趣。流体减阻技术便是当今社会的热点话题之一,而非光滑表面减阻技术作为最有前景的减阻技术,尤其引人注目。由于其发展时间久、技术比较成熟且经济效益好等等特点,已经被广泛应用到航天和管道运输等重要领域。本文总结了国内外众多学者在减阻技术方面的研究现状以及进展,另外还在非光滑表面减阻技术的应用发展方面做了详细的论述。除此之外,借鉴近年来比较流行的湍流边界层结构以及湍流猝发理论,深入讨论了造成非光滑表面减阻的可能性因素。本文以自然界生物表皮减阻为基础,设计了四种不同结构化的表面,并通过Fluent软件对近壁面边界层进行数值模拟以及初步实验验证等方法,充分验证了不同流场条件、不同结构化单元体的减阻能力。然后,借助Fluent软件的数据处理能力分析了湍流发展充分的条件下近壁面流场的特征参数(速度、湍流强度和湍动能等)变化,并以此为基础,得到了非光滑表面的减阻机理。除此之外,本文还对大流速下、大尺寸非光滑表面的减阻性能进行了研究和探讨,为后续工作的开展,提供了相关数据和参考。
【关键词】：仿生 非光滑表面 减阻机理 数值模拟
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH117;O357.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 国内外减阻研究现状8-12
• 1.1.1 层流减阻技术8-9
• 1.1.2 湍流减阻技术9-12
• 1.2 非光滑表面12-15
• 1.3 本文主要研究内容15-16
• 2 非光滑表面流场结构16-23
• 2.1 边界层的形成和发展16-17
• 2.2 壁面湍流边界层结构及其特性17-19
• 2.3 非光滑表面的减阻理论19-22
• 2.3.1 关于曲壁面边界层流动19-20
• 2.3.2 主要的减阻理论20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3 非光滑表面数值模拟23-39
• 3.1 数值模拟软件的介绍23-24
• 3.2 数值模拟方法24-31
• 3.2.1 模拟方法的选择24-26
• 3.2.2 湍流模型的选择26-29
• 3.2.3 控制方程的选择29-31
• 3.3 仿真模型建立31-38
• 3.3.1 仿真模型与计算模型32-33
• 3.3.2 边界条件与初始条件33-34
• 3.3.3 减阻表面的网格划分34-38
• 3.4 本章小结38-39
• 4 非光滑表面数值模拟与实验结果分析39-50
• 4.1 非光滑表面数值模拟结果分析39-41
• 4.2 非光滑表面实验及结果分析41-48
• 4.2.1 实验模型41-43
• 4.2.2 数显测力计43-44
• 4.2.3 恒流速水槽44-46
• 4.2.4 实验结果46-48
• 4.3 高流速下非光滑表面的数值模拟48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 5 非光滑表面减阻机理验证分析50-59
• 5.1 结构化单元体对流场的影响50-55
• 5.1.1 速度50-52
• 5.1.2 湍动能与湍流强度52-55
• 5.2 非光滑表面的减阻机理验证55-58
• 5.2.1 非光滑表面的低速流体55-57
• 5.2.2 非光滑表面的边界层厚度57-58
• 5.3 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-63
• 致谢63-64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 陈强,唐登斌,曹起鹏;湍流大涡破碎装置的减阻研究[J];弹道学报;2001年04期

2 王家楣,姜曼松,郑晓伟,詹德新;不同喷气形式下船舶微气泡减阻水池试验研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2004年12期

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本文编号：654080