多孔透气壳体气膜在空气中减阻和增升效应的研究
发布时间：2021-10-12 22:15
交通工具如汽车、高铁等在空气中高速运动物体的动力主要用于克服空气阻力,因此减少运动物体的空气阻力对于节能减排有重要意义。对于航空飞机来说,提高机翼升力意味着更大的运输量,可以提高出行的经济性。本文通过风洞试验研究筒形件和锥形件透气壳体模型的气膜减阻效果和翼形件透气壳体模型的气膜增升效果,并通过CFD研究多孔壁面渗透气膜对运动物体壁面附近流场的影响。本文中实验室制备的透气不锈钢材料是将多层不锈钢丝网通过压制、轧制和烧结制作而成,通过渗透试验研究了透气不锈钢材料两侧的压力差与多孔材料微孔渗气速度之间的关系。根据试验要求和试验条件对试验风洞的试验段、压力容器等进行结构和尺寸设计,对试验所需风洞的放气特性进行仿真计算和试验研究,结果表明本文设计的风洞风速较大,压力容器的放气时间能够满足试验要求。文中试验模型的透气壳体壁面由透气不锈钢板制作成,对筒形件透气壳体模型和锥形件透气壳体模型的气膜减阻效果进行了风洞试验研究,结果表明,试验模型表面渗透出的气膜能够明显降低模型的空气阻力,且随着模型表面渗透速度的增大和主流速度的减小,模型的气膜减阻效果会随之增强。针对减小运动物体压差阻力的问题,文中研究了在...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
子弹头列车
跑车
下气膜减阻得到了大量的研究，空气中气膜减阻研究的较少。空气中气膜减阻是指气体通过多孔壁面向外界流场渗出，渗透出的气体会引起近壁面流场湍流结构的改变，从而降低摩擦阻力。水下气膜减阻是指气体从多孔壁面或喷缝向水下壁面渗透出气体，渗透出的气体不仅会引起近壁面附近流场密度和粘度的改变还会引起壁面附近湍流结构的改变，从而减小摩擦阻力。当壁面渗透出的气体流量不足时或者仅在壁面端部加工一条窄缝时，此时由于喷射出的气体不能在壁面上形成完整的气膜，而是在近壁面附近形成气泡群，它又被称作微气泡减阻，如图1-3所示为气泡船的示意图。图1-3气泡船Fig.1-3Bubbleboat水下气膜减阻和微气泡减阻方法在船舶减阻方面得到了广泛的研究，并且首先在俄罗斯开发出了实船产品[14,15]。我国董文才教授利用气膜减阻技术研究出新型高速艇，能使高速艇阻力减少25%，生成气泡的装置仅消耗主机功率的3%。如今，船舶气体减阻技术已经进入应用阶段，将其运用在快艇上不仅能够减少其运动阻力、节约能耗，还可以明显提高航速。船舶气膜减阻技术原理可以分为两种[16]，一种注重水的表面张力作用，行驶中的船舶底部气膜与船舶的航行速度无关，因此船舶在较低的航行速度时，船底气膜也能够正常形成。一种是向船舶底部通入空气，当船舶在航行时，气泡在倾斜板的作用下，在板后部产生大量的气体空泡。如图1-4所示为气泡滑行艇的工作原理图，压缩机产生的压缩空气经供气系统通入到船艇底面，船底部的气体经过断级沿顺流方向向后运动形成一层气膜。
【参考文献】：
期刊论文
[1]喷流流动控制增升效应数值模拟[J]. 朱晓军,李锋,欧东斌,周凯,陆志良. 空气动力学学报. 2020(01)
[2]基于同向射流技术的风力机翼型增升减阻研究[J]. 葛铭纬,柯炜铭,田德. 太阳能学报. 2019(12)
[3]烧结不锈钢丝网多孔板材的冲压成形研究[J]. 段留洋,周照耀. 塑性工程学报. 2019(05)
[4]Review on the applications and developments of drag reducing polymer in turbulent pipe flow[J]. M.A.Asidin,E.Suali,T.Jusnukin,F.A.Lahin. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2019(08)
[5]翼身融合民机扰流板增升技术[J]. 王刚,张明辉,毛俊,桑为民,陈真利,王龙,张彬乾. 航空学报. 2019(09)
[6]环形通道中湍流减阻技术及其机理研究[J]. 王春光,尤军锋,许桂阳,邓哲,巩伦昆. 导弹与航天运载技术. 2018(06)
[7]高焓激波风洞试验技术综述[J]. 谌君谋,陈星,毕志献,马汉东. 空气动力学学报. 2018(04)
[8]烧结不锈钢丝网多孔板材的结构表征及冲击性能[J]. 段留洋,周照耀,姚碧波. 华南理工大学学报(自然科学版). 2018(07)
[9]逆向喷流技术在高超声速飞行器上的应用[J]. 邓帆,谢峰,黄伟,张栋,焦子涵,尘军,柳森. 空气动力学学报. 2017(04)
[10]绕流线型回转体通气两相流动的非定常特性[J]. 黄磊,王生捷,彭雪明,何春涛,段磊. 哈尔滨工业大学学报. 2017(07)
博士论文
[1]旋成体仿生非光滑表面流场控制减阻研究[D]. 张成春.吉林大学 2007
硕士论文
[1]运输船舶气泡润滑减阻技术研究[D]. 徐琼霞.武汉理工大学 2013
本文编号：3433403
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
子弹头列车
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下气膜减阻得到了大量的研究，空气中气膜减阻研究的较少。空气中气膜减阻是指气体通过多孔壁面向外界流场渗出，渗透出的气体会引起近壁面流场湍流结构的改变，从而降低摩擦阻力。水下气膜减阻是指气体从多孔壁面或喷缝向水下壁面渗透出气体，渗透出的气体不仅会引起近壁面附近流场密度和粘度的改变还会引起壁面附近湍流结构的改变，从而减小摩擦阻力。当壁面渗透出的气体流量不足时或者仅在壁面端部加工一条窄缝时，此时由于喷射出的气体不能在壁面上形成完整的气膜，而是在近壁面附近形成气泡群，它又被称作微气泡减阻，如图1-3所示为气泡船的示意图。图1-3气泡船Fig.1-3Bubbleboat水下气膜减阻和微气泡减阻方法在船舶减阻方面得到了广泛的研究，并且首先在俄罗斯开发出了实船产品[14,15]。我国董文才教授利用气膜减阻技术研究出新型高速艇，能使高速艇阻力减少25%，生成气泡的装置仅消耗主机功率的3%。如今，船舶气体减阻技术已经进入应用阶段，将其运用在快艇上不仅能够减少其运动阻力、节约能耗，还可以明显提高航速。船舶气膜减阻技术原理可以分为两种[16]，一种注重水的表面张力作用，行驶中的船舶底部气膜与船舶的航行速度无关，因此船舶在较低的航行速度时，船底气膜也能够正常形成。一种是向船舶底部通入空气，当船舶在航行时，气泡在倾斜板的作用下，在板后部产生大量的气体空泡。如图1-4所示为气泡滑行艇的工作原理图，压缩机产生的压缩空气经供气系统通入到船艇底面，船底部的气体经过断级沿顺流方向向后运动形成一层气膜。
【参考文献】：
期刊论文
[1]喷流流动控制增升效应数值模拟[J]. 朱晓军,李锋,欧东斌,周凯,陆志良. 空气动力学学报. 2020(01)
[2]基于同向射流技术的风力机翼型增升减阻研究[J]. 葛铭纬,柯炜铭,田德. 太阳能学报. 2019(12)
[3]烧结不锈钢丝网多孔板材的冲压成形研究[J]. 段留洋,周照耀. 塑性工程学报. 2019(05)
[4]Review on the applications and developments of drag reducing polymer in turbulent pipe flow[J]. M.A.Asidin,E.Suali,T.Jusnukin,F.A.Lahin. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2019(08)
[5]翼身融合民机扰流板增升技术[J]. 王刚,张明辉,毛俊,桑为民,陈真利,王龙,张彬乾. 航空学报. 2019(09)
[6]环形通道中湍流减阻技术及其机理研究[J]. 王春光,尤军锋,许桂阳,邓哲,巩伦昆. 导弹与航天运载技术. 2018(06)
[7]高焓激波风洞试验技术综述[J]. 谌君谋,陈星,毕志献,马汉东. 空气动力学学报. 2018(04)
[8]烧结不锈钢丝网多孔板材的结构表征及冲击性能[J]. 段留洋,周照耀,姚碧波. 华南理工大学学报(自然科学版). 2018(07)
[9]逆向喷流技术在高超声速飞行器上的应用[J]. 邓帆,谢峰,黄伟,张栋,焦子涵,尘军,柳森. 空气动力学学报. 2017(04)
[10]绕流线型回转体通气两相流动的非定常特性[J]. 黄磊,王生捷,彭雪明,何春涛,段磊. 哈尔滨工业大学学报. 2017(07)
博士论文
[1]旋成体仿生非光滑表面流场控制减阻研究[D]. 张成春.吉林大学 2007
硕士论文
[1]运输船舶气泡润滑减阻技术研究[D]. 徐琼霞.武汉理工大学 2013
本文编号：3433403
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