旋成体非光滑减阻表面设计理论及仿真研究
发布时间：2021-08-17 11:51
叶序旋成体非光滑表面减阻主要是将非光滑单元体以叶序的形式排布在旋成体表面上并且研究其阻力变化。其关键在于旋成体迹线与叶序排布的组合设计。然而目前国内很多学者已经针对一些普通排布的非光滑表面做了很多研究，也得到了一定的减阻效果，但是非光滑单元体的排布形态仍然停留在感知的自定义排布上，没有一定的理论依据。所以本文将这种排布运用到旋成体非光滑表面上，减小旋成体空气阻力。为了实现旋成体仿生非光滑减阻表面的非光滑点的结构形态和排布方式的设计理论化问题，从生物学的叶序排布理论出发，给出了旋成体叶序非光滑减阻表面设计理论和方法，分析探讨了叶序减阻表面非光滑点排布的数学模型建立问题，旋成体母线形态与叶序排布的关系，以及叶序排布生参数对排布形态和密度的影响规律，并利用三维设计软件UG实现了典型旋成体表面的非光滑点的排布。研究结果表明，随着生长系数降低非光滑点的排布密度越大，而非光滑点几何参数越大，其非光滑点占旋成体的面积比也越大。为了得到旋成体叶序排布非光滑最优减阻表面优化设计，本文主要从非光滑点的排布位置、叶序生长系数、凹坑直径、凹坑深度和来流速度几个方面分析减阻规律。仿真分析得到在本文试验的范围内，...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
沟槽状减阻表面
在 高 速堕 落 过 程 中与 大 气 层激 烈 撞 击和 摩 擦 ， 在这 种 条 件下 形 成 的 凹坑 型 该 是耐 摩 擦和 耐 磨 损的 ， 这是 非 光 滑表 面 特异 性 的天 证 [1 1 ]。B e a r ma n P W 和 v e y J K[1 2 ]发现 ， 雷诺 数在 4 × 10 4到 3 ×1 0 5的范 围 内 ，在 圆 柱 体表 面 排 布凹 坑 与圆 柱 直径 比 为 0. 0 0 9 时， 可 以 减小 圆 柱体 的阻 力 。 北 京航 空 航 天 大学 杨 高 歌 [1 3 ]等将 菱 形 网状 圆 凹坑 点 阵 结构 的 减 阻特 性 进 行了 研 究 。圆 凹 坑 直径 mm ，凹 坑 深度 为 2~ 2 . 5 mm ，两 圆 坑中 心 距离 为 9~ 1 0m m 。水 洞试 验表 明 ， 状分 布 的凹 坑 表 面 结构 应 用于 NA C A- 16 01 2 翼型 的减 阻 效果 最 高可 过 22 % 大 学 [1 4] 的学 者 对 回旋 体 非光 滑 凹 坑表 面 在 空气 中 减 阻进 行 研 究， 其 主 要以 尖 头 旋成 体 为 载 体， 选 用 6 因素 ： 非 光滑 形 态（ 凹 坑 、 凸 包和 棱 纹） 、 非 光 在 旋 成钝 体 上 的 布置 位 置 （前 部 、 后部 及 全 身 布置 ） 、 排列 方 式 （ 平行 、 递进 ） 、非 光 滑 单元 的 直 径 /宽 度 、 深度 / 高度 、风 速 ， 3 水平 正 交 试 验， 其 示 非 光滑 点 的 排 布位 置 ， 单 元体 形 态 和排 布 方 式 是影 响 减 阻效 果 的 主 要因 图 1 . 2 高 尔夫 球 表面 图 1 .3 陨石 的凹 坑 形表 面
在 高 速堕 落 过 程 中与 大 气 层激 烈 撞 击和 摩 擦 ， 在这 种 条 件下 形 成 的 凹坑 型 该 是耐 摩 擦和 耐 磨 损的 ， 这是 非 光 滑表 面 特异 性 的天 证 [1 1 ]。B e a r ma n P W 和 v e y J K[1 2 ]发现 ， 雷诺 数在 4 × 10 4到 3 ×1 0 5的范 围 内 ，在 圆 柱 体表 面 排 布凹 坑 与圆 柱 直径 比 为 0. 0 0 9 时， 可 以 减小 圆 柱体 的阻 力 。 北 京航 空 航 天 大学 杨 高 歌 [1 3 ]等将 菱 形 网状 圆 凹坑 点 阵 结构 的 减 阻特 性 进 行了 研 究 。圆 凹 坑 直径 mm ，凹 坑 深度 为 2~ 2 . 5 mm ，两 圆 坑中 心 距离 为 9~ 1 0m m 。水 洞试 验表 明 ， 状分 布 的凹 坑 表 面 结构 应 用于 NA C A- 16 01 2 翼型 的减 阻 效果 最 高可 过 22 % 大 学 [1 4] 的学 者 对 回旋 体 非光 滑 凹 坑表 面 在 空气 中 减 阻进 行 研 究， 其 主 要以 尖 头 旋成 体 为 载 体， 选 用 6 因素 ： 非 光滑 形 态（ 凹 坑 、 凸 包和 棱 纹） 、 非 光 在 旋 成钝 体 上 的 布置 位 置 （前 部 、 后部 及 全 身 布置 ） 、 排列 方 式 （ 平行 、 递进 ） 、非 光 滑 单元 的 直 径 /宽 度 、 深度 / 高度 、风 速 ， 3 水平 正 交 试 验， 其 示 非 光滑 点 的 排 布位 置 ， 单 元体 形 态 和排 布 方 式 是影 响 减 阻效 果 的 主 要因 图 1 . 2 高 尔夫 球 表面 图 1 .3 陨石 的凹 坑 形表 面
【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂回转体数学表示方法[J]. 刘明静,马运义,石仲堃. 舰船科学技术. 2010(04)
[2]可压缩全速湍流流动的边界数值处理方法研究[J]. 孙正中,苏莫明,潘国培,周铮. 计算机仿真. 2010(03)
[3]旋成体仿生凹坑表面流场控制减阻仿真分析[J]. 张成春,任露泉,王晶,张永智. 兵工学报. 2009(08)
[4]旋成体仿生凹坑表面减阻试验研究[J]. 张成春,任露泉,刘庆平,冯家波,秦永明. 空气动力学学报. 2008(01)
[5]微磨料空气射流加工特性研究[J]. 樊晶明,王成勇,王军,罗国胜. 中国机械工程. 2008(05)
[6]基于CFD/CSD耦合算法的机翼颤振分析[J]. 曾宪昂,徐敏,安效民,陈士橹. 西北工业大学学报. 2008(01)
[7]流线型回转体外形设计综述与线型拟合[J]. 杜月中,闵健,郭字洲. 声学技术. 2004(02)
[8]沟槽面对湍流边界层流动特征影响的实验研究[J]. 赵志勇,董守平,都亚男. 流体力学实验与测量. 2004(02)
[9]正交试验设计法简介[J]. 徐仲安,王天保,李常英,暴丽艳,马青梅,苗玉宁. 科技情报开发与经济. 2002(05)
[10]高超声速复杂流动中湍流模式应用的评估[J]. 张红杰,马晖扬,童秉纲. 空气动力学学报. 2001(02)
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]凹坑形仿生非光滑表面的减阻性能研究[D]. 赵军.大连理工大学 2008
本文编号：3347711
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
沟槽状减阻表面
在 高 速堕 落 过 程 中与 大 气 层激 烈 撞 击和 摩 擦 ， 在这 种 条 件下 形 成 的 凹坑 型 该 是耐 摩 擦和 耐 磨 损的 ， 这是 非 光 滑表 面 特异 性 的天 证 [1 1 ]。B e a r ma n P W 和 v e y J K[1 2 ]发现 ， 雷诺 数在 4 × 10 4到 3 ×1 0 5的范 围 内 ，在 圆 柱 体表 面 排 布凹 坑 与圆 柱 直径 比 为 0. 0 0 9 时， 可 以 减小 圆 柱体 的阻 力 。 北 京航 空 航 天 大学 杨 高 歌 [1 3 ]等将 菱 形 网状 圆 凹坑 点 阵 结构 的 减 阻特 性 进 行了 研 究 。圆 凹 坑 直径 mm ，凹 坑 深度 为 2~ 2 . 5 mm ，两 圆 坑中 心 距离 为 9~ 1 0m m 。水 洞试 验表 明 ， 状分 布 的凹 坑 表 面 结构 应 用于 NA C A- 16 01 2 翼型 的减 阻 效果 最 高可 过 22 % 大 学 [1 4] 的学 者 对 回旋 体 非光 滑 凹 坑表 面 在 空气 中 减 阻进 行 研 究， 其 主 要以 尖 头 旋成 体 为 载 体， 选 用 6 因素 ： 非 光滑 形 态（ 凹 坑 、 凸 包和 棱 纹） 、 非 光 在 旋 成钝 体 上 的 布置 位 置 （前 部 、 后部 及 全 身 布置 ） 、 排列 方 式 （ 平行 、 递进 ） 、非 光 滑 单元 的 直 径 /宽 度 、 深度 / 高度 、风 速 ， 3 水平 正 交 试 验， 其 示 非 光滑 点 的 排 布位 置 ， 单 元体 形 态 和排 布 方 式 是影 响 减 阻效 果 的 主 要因 图 1 . 2 高 尔夫 球 表面 图 1 .3 陨石 的凹 坑 形表 面
在 高 速堕 落 过 程 中与 大 气 层激 烈 撞 击和 摩 擦 ， 在这 种 条 件下 形 成 的 凹坑 型 该 是耐 摩 擦和 耐 磨 损的 ， 这是 非 光 滑表 面 特异 性 的天 证 [1 1 ]。B e a r ma n P W 和 v e y J K[1 2 ]发现 ， 雷诺 数在 4 × 10 4到 3 ×1 0 5的范 围 内 ，在 圆 柱 体表 面 排 布凹 坑 与圆 柱 直径 比 为 0. 0 0 9 时， 可 以 减小 圆 柱体 的阻 力 。 北 京航 空 航 天 大学 杨 高 歌 [1 3 ]等将 菱 形 网状 圆 凹坑 点 阵 结构 的 减 阻特 性 进 行了 研 究 。圆 凹 坑 直径 mm ，凹 坑 深度 为 2~ 2 . 5 mm ，两 圆 坑中 心 距离 为 9~ 1 0m m 。水 洞试 验表 明 ， 状分 布 的凹 坑 表 面 结构 应 用于 NA C A- 16 01 2 翼型 的减 阻 效果 最 高可 过 22 % 大 学 [1 4] 的学 者 对 回旋 体 非光 滑 凹 坑表 面 在 空气 中 减 阻进 行 研 究， 其 主 要以 尖 头 旋成 体 为 载 体， 选 用 6 因素 ： 非 光滑 形 态（ 凹 坑 、 凸 包和 棱 纹） 、 非 光 在 旋 成钝 体 上 的 布置 位 置 （前 部 、 后部 及 全 身 布置 ） 、 排列 方 式 （ 平行 、 递进 ） 、非 光 滑 单元 的 直 径 /宽 度 、 深度 / 高度 、风 速 ， 3 水平 正 交 试 验， 其 示 非 光滑 点 的 排 布位 置 ， 单 元体 形 态 和排 布 方 式 是影 响 减 阻效 果 的 主 要因 图 1 . 2 高 尔夫 球 表面 图 1 .3 陨石 的凹 坑 形表 面
【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂回转体数学表示方法[J]. 刘明静,马运义,石仲堃. 舰船科学技术. 2010(04)
[2]可压缩全速湍流流动的边界数值处理方法研究[J]. 孙正中,苏莫明,潘国培,周铮. 计算机仿真. 2010(03)
[3]旋成体仿生凹坑表面流场控制减阻仿真分析[J]. 张成春,任露泉,王晶,张永智. 兵工学报. 2009(08)
[4]旋成体仿生凹坑表面减阻试验研究[J]. 张成春,任露泉,刘庆平,冯家波,秦永明. 空气动力学学报. 2008(01)
[5]微磨料空气射流加工特性研究[J]. 樊晶明,王成勇,王军,罗国胜. 中国机械工程. 2008(05)
[6]基于CFD/CSD耦合算法的机翼颤振分析[J]. 曾宪昂,徐敏,安效民,陈士橹. 西北工业大学学报. 2008(01)
[7]流线型回转体外形设计综述与线型拟合[J]. 杜月中,闵健,郭字洲. 声学技术. 2004(02)
[8]沟槽面对湍流边界层流动特征影响的实验研究[J]. 赵志勇,董守平,都亚男. 流体力学实验与测量. 2004(02)
[9]正交试验设计法简介[J]. 徐仲安,王天保,李常英,暴丽艳,马青梅,苗玉宁. 科技情报开发与经济. 2002(05)
[10]高超声速复杂流动中湍流模式应用的评估[J]. 张红杰,马晖扬,童秉纲. 空气动力学学报. 2001(02)
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]凹坑形仿生非光滑表面的减阻性能研究[D]. 赵军.大连理工大学 2008
本文编号：3347711
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