基于水流场多阶弯曲振型壁面振动减阻研究

发布时间：2023-05-04 02:57

　　近年来,水下航行器的应用范围越来越广泛,引起了越来越多国家的重视。其中外形类似潜艇、鱼雷的水下航行器在探测、救援、资源开发等军用民用领域都起到重要作用。与此同时,流场阻力严重制约着水下航行器的性能,减小阻力能够提升水下的武器和航行器动力性能并节约能源,有极高的社会和经济价值。壁面振动作为近年新兴的减阻方法,能够不改变表面结构减阻,本文以机械振动、流体动力学、压电理论为基础,设计水下壁面振动减阻模型并在其壁面粘贴压电陶瓷,实现模型的壁面振动,对其进行仿真实验研究。主要研究模型迎流壁面和背流壁面的振动的减阻效果,并与侧面壁面振动进行对比分析,分析不同振动模式下的减阻效果和减阻规律。本文首先对边界层进行分析,得到摩擦阻力系数与雷诺数之间的关系,设计研究模型结构,针对近壁面湍流涡结构和边界层分离现象,确定本文主要研究壁面做三阶弯曲振动和一阶弯曲振动的减阻情况。构建仿真有限元模型,进行模态分析和瞬态分析,得到对应模态频率和壁面运动方程,进一步进行流体-固体-压电多物理场耦合仿真,计算模型水下模态,对工作频率进行修正。其次将壁面运动方程编写程序导入流场仿真软件,设施仿真边界条件并绘制边界层网格。本...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的来源及研究的目的和意义
        1.1.1 课题的来源
        1.1.2 研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 当前国内外研究现状与不足之处分析
    1.4 本论文的研究内容
第2章 边界层减阻规律与壁面振型设计
    2.1 引言
    2.2 水流场边界层的减阻规律
        2.2.1 曲面板边界层摩擦阻力分析
        2.2.2 流场压差阻力分析
    2.3 壁面振动驱动原理
        2.3.1 压电陶瓷激励原理
        2.3.2 模型结构及振动形式
    2.4 模型压电振子电路模型
    2.5 本章小结
第3章 流场壁面振动减阻仿真分析
    3.1 引言
    3.2 壁面仿真分析
        3.2.1 模型参数选择
        3.2.2 压电振子模态分析
        3.2.3 压电振子瞬态分析
        3.2.4 压电振子湿模态分析
    3.3 流场仿真分析
        3.3.1 流场模型和网格划分
        3.3.2 壁面振动流场阻力仿真分析
    3.4 本章小结
第4章 多阶弯曲振型壁面振动减阻实验研究
    4.1 引言
    4.2 实验平台搭建
        4.2.1 实验模型研制
        4.2.2 实验平台搭建
    4.3 压电振子阻抗与振型测试
        4.3.1 模型阻抗测试
        4.3.2 压电振子模型测试
    4.4 多阶弯曲振型壁面振动减阻实验分析
        4.4.1 多阶弯曲振型壁面振动减阻实验
        4.4.2 仿真与实验结果误差分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3807813