二维凹槽内加机翼减阻效果的数值分析

发布时间：2016-12-25 16:57

  本文关键词：水下航行器减阻技术数值模拟及机理分析，由笔耕文化传播整理发布。

《武汉理工大学》 2009年

二维凹槽内加机翼减阻效果的数值分析

孙小庚  

【摘要】： 当今世界随着经济快速发展,不可再生能源迅速减少,不久的将来可能就会遇到能源危机,怎样提高能源的利用效率,降低能量损耗,已是科学领域研究的一个主要课题;从计算流体力学的角度开展减阻方面的研究,有着重要的理论意义和实用价值。 本文基于FLUENT软件前处理模块GAMBIT进行几何建模,构建了平板、二维凹槽和二维凹槽内加机翼三种模型,采用了非结构化网格和结构化网格相结合对流动区域进行网格划分,合理分布网格疏密。然后利用FLUENT为计算平台对问题进行数值模拟,数值模拟中采用了有限体积法对方程进行离散,入口边界条件采用velocity-inlet条件,出口边界条件采用outflow条件,对近壁面处理采用标准壁面函数,湍流模型采用标准K-ε二方程模型,速度和压力耦合采用Simple方法,并进行相关参数设置,较好的模拟了平板、二维凹槽、二维凹槽内加机翼的流场,得到平板、平板开槽、平板开槽加机翼三种模型的摩擦阻力、速度矢量、压力分布等流场信息。通过对比所得阻力结果探讨了二维凹槽加机翼的减阻效果。并且进一步对机翼在不同位置及不同机翼俯仰角状态时进行了数值模拟,对其结果进行了对比分析,探讨了随着机翼放置位置以及机翼的俯仰角改变对减阻效果的影响。 本文较好地模拟了平板、平板开槽、开槽后加机翼的流场,得到了压力分布以及阻力系数变化曲线,模拟出了改变机翼和机翼的俯仰角后总阻力的变化,探讨了加机翼后总阻力的变化规律。 通过对平板、平板开槽、开槽后加机翼进行的数值模拟,以及对机翼摆放位置不同和改变机翼的俯仰角的进行数值模拟和分析得出以下结论: (1)在平板开槽后放入机翼,机翼可以产生反向的推力,从而使总阻力减小,起到减阻的作用。 (2)合理改变机翼的放置位置和俯仰角可以提高减阻效率。

【关键词】：
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：V211.41
【目录】：

摘要4-5

Abstract5-9

第1章 绪论9-16

1.1 引言9-10

1.2 国内外关于湍流减阻问题的研究成果和现状10-13

1.3 研究目的和意义13-14

1.4 论文的主要工作14

1.5 研究方法和内容14-16

1.5.1 研究方法14-15

1.5.2 研究内容15

1.5.3 论文结构安排15-16

第2章 控制方程和数值方法16-24

2.1 控制方程16-18

2.1.1 Navier—Stokes方程16-17

2.1.2 连续性方程17

2.1.3 RANS方程17-18

2.2 壁面函数法18

2.3 边界条件18-19

2.4 数值方法19-21

2.4.1 网格生成19

2.4.2 分区网格19-21

2.5 方程离散21-22

2.6 求解方法22-23

2.7 小结23-24

第3章 FLUENT模拟技术24-30

3.1 CFD模拟的一般方法24

3.2 FLUENT模拟技术24-30

3.2.1 FLUENT简介24-25

3.2.2 Gambit简介25-27

3.2.3 FLUENT求解方法27-28

3.2.4 Fluent软件的优点28-30

第4章 二维凹槽内加机翼减阻的数值模拟30-57

4.1 问题的描述30

4.2 计算模型的构建30-34

4.2.1 几何模型31-32

4.2.2 网格划分32-34

4.3 边界条件的设定34-35

4.4 数学模型的构建35-36

4.4.1 湍流模型35-36

4.4.2 控制方程36

4.5 模型求解方法的确定36

4.6 求解36-37

4.6.1 控制方程的离散36-37

4.6.2 控制方程的求解37

4.6.3 压力速度耦合方法37

4.7 迭代计算37-38

4.8 数值计算结果及分析38-43

4.8.1 速度矢量分布38-40

4.8.2 减阻效果分析40-43

4.9 调整参数后减阻效果分析43-57

4.9.1 机翼相同俯仰角在不同位置的减阻效果分析43-46

4.9.2 机翼旋转不同角度减阻效果分析46-56

4.9.3 结论56-57

第5章 结论和展望57-59

5.1 结论57

5.2 研究展望57-59

参考文献59-63

致谢63-64

攻读硕士学位期间发表论文情况64

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  本文关键词：水下航行器减阻技术数值模拟及机理分析，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：226473