形态/材料耦合仿生功能表面减阻特性及机制

发布时间：2021-11-13 23:00

　　模仿海豚皮肤特殊结构的形态/材料耦合仿生功能表面可有效降低流体机械表面阻力,是流体机械实现节能减排的研究热点。该文采用流固耦合模拟技术,针对上述功能表面的面层材料及基底仿生形态2种耦合因素,各取3种不同的数值模型,对其减阻特性进行研究。计算结果表明:面层材料的弹性模量及基底仿生形态的间距对其减阻特性影响较大;面层材料的弹性模量越小,其顺应流体介质的能力越强,减阻效果越好;基底仿生形态的间距对于黏性阻力的影响效果显著,当间距为2 mm时,其减阻效果最好。减阻机制主要体现为:仿生耦合功能表面面层材料的弹性变形导致其实际流固接触界面与流固耦合界面产生分离,使其表面速度梯度降低,从而实现表面摩擦阻力的降低。 

【文章来源】：农业工程学报. 2015,31(13)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【文章目录】：
0 引言
1 流固耦合数值模拟
    1.1 物理模型
        1.1.1 不同材料属性物理模型
        1.1.2 不同形态间距物理模型
    1.2 湍流模型
    1.3 模型网格的划分
    1.4 边界条件设定及求解器控制
        1.4.1 边界条件设定
        1.4.2 求解器控制
2 结果与分析
    2.1 面层材料的属性对耦合仿生功能表面减阻特性的影响
        2.1.1 固体域模拟结果
        2.1.2 流体域模拟结果
    2.2 仿生形态的间距对耦合仿生功能表面减阻特性的影响
        2.2.1 固体域模拟结果
        2.2.2 流体域模拟结果
3 耦合仿生功能表面对流体介质控制机制分析
    3.1 耦合仿生功能表面对流体介质速度梯度控制机制分析
    3.2 耦合仿生功能表面耦合变形对流体介质的控制
    3.3 耦合仿生功能表面对流体介质湍动能的控制
4 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]镶嵌式仿生耦合功能表面流体介质控制机制研究[J]. 田丽梅,王银慈,高梽桦,商震,任露泉.  农业机械学报. 2014(06)
[2]形态/柔性材料二元仿生耦合增效减阻功能表面的设计与试验[J]. 田丽梅,高志桦,王银慈,任露泉,商震.  吉林大学学报(工学版). 2013(04)
[3]基于双向流固耦合的动车组水箱强度分析[J]. 吴作伟,梁闯,郭海霞.  北京交通大学学报. 2012(06)
[4]高聚物减阻增输机理研究[J]. 李国平,刘天佑,张秀杰,刘兵,鲍旭晨,刘春彦.  油气储运. 2006(07)
[5]柔性壁减阻的试验研究[J]. 李万平,杨新祥.  水动力学研究与进展（A辑）. 1991(S1)

博士论文
[1]油气减阻剂若干关键问题的理论研究与应用开发技术[D]. 李国平.山东大学 2006

硕士论文
[1]基于CFD的复杂超高层建筑双向流固耦合研究[D]. 薛祖杰.重庆大学 2012



本文编号：3493883