后附分流板平板绕流尾迹结构及受力特性研究

发布时间：2023-08-29 23:32

　　平板绕流是流体力学中的经典问题之一,广泛存在于工程应用中,如水力机械、海洋工程、汽车交通、桥梁建筑、航空航天等领域。平板绕流包含了边界层分离、旋涡脱落、尾迹等复杂非定常流动结构,其绕流激励力诱发的振动与噪声对平板结构的稳定性产生较大影响,因此通过平板绕流尾迹控制实现减阻降噪已成为相关工程领域亟需解决的重要问题。后附分流板能有效改变尾迹旋涡脱落形态,改善平板受力特性,降低平板表面激励力,实现平板结构绕流尾迹控制与减阻降噪。因此,在国家自然科学基金“泵内受迫湍流的涡动力学特征及其激励机制”(No:51576090)的资助下,本文以后附分流板平板为研究对象,综合采用试验和数值计算手段,开展不同来流条件、弦厚比等参数下后附分流板平板绕流尾迹研究,以探索后附分流板对平板绕流尾迹结构及受力特性的影响规律,为相关工程领域的流动控制及减阻降噪提供理论支撑。论文主要工作及获得的结论如下:(1)设计并搭建后附分流板平板绕流闭式循环水洞试验台,构建激光多普勒测速仪(Laser Doppler Velocimeter,LDV)和粒子图像测速仪(Particle Image Velocimeter,PIV)光学...

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景、目的与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 平板绕流研究
        1.2.2 后附分流板绕流
    1.3 论文主要研究内容
第二章 试验系统及测量方法
    2.1 闭式循环水洞试验平台
    2.2 试验模型
    2.3 LDV测试系统和方法
        2.3.1 LDV测试系统
        2.3.2 LDV测试方法
    2.4 PIV测试系统和方法
        2.4.1 PIV试验系统
        2.4.2 本征正交分解法
    2.5 本章小结
第三章 数值计算方法与验证
    3.1 数值计算理论
        3.1.1 基本控制方程
        3.1.2 数值计算方法
    3.2 大涡模拟(LES)方法
    3.3 计算模型及方法
        3.3.1 计算模型及网格划分
        3.3.2 计算方法和边界条件
    3.4 数值方法验证
    3.5 本章小结
第四章 后附分流板平板绕流LDV试验研究
    4.1 弦厚比对平板尾迹结构影响
        4.1.1 尾迹中心线时均流速分布
        4.1.2 平板尾迹旋涡形成长度
        4.1.3 平板尾迹区时均流速和湍流强度分布
    4.2 尾迹涡脱频率
        4.2.1 L/D对尾迹涡脱频率的影响
        4.2.2 L/D对St数的影响
    4.3 本章小结
第五章 后附分流板平板绕流PIV试验研究
    5.1 平板绕流尾迹结构
        5.1.1 时均速度场
        5.1.2 流向湍流脉动
    5.2 流场结构POD分析
        5.2.1 POD模态湍动能占比
        5.2.2 不同弦厚比下尾迹涡结构
        5.2.3 不同雷诺数下尾迹涡结构
    5.3 本章小结
第六章 后附分流板平板绕流大涡模拟
    6.1 流线分布特征
    6.2 尾迹涡结构分析
        6.2.1 二维Z向涡结构
        6.2.2 三维涡结构分析
    6.3 平板受力特性
        6.3.1 升阻力特性
        6.3.2 中心截面压力分布
        6.3.3 表面压力分布
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 研究工作总结
        7.1.1 试验研究
        7.1.2 数值计算
    7.2 工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他科研成果
致谢



本文编号：3844503