横向间断肋条湍流减阻大涡模拟分析

发布时间：2024-03-05 00:19

　　目的通过改变肋条结构,提高传统肋条的减阻效果。方法基于Walsh肋条减阻实验,利用LES理论的WALE模型以及PISO算法,对传统连续肋条及新型间断肋条进行了仿真模拟计算,其中梯度求解基于Green-Gauss节点格式,压力求解采用二阶格式,动量方程求解采用中心差分格式,时间离散采用二阶隐式格式。通过对比分析两种不同肋条结构流场湍流流动的细节及肋条的减阻率,探究新型肋条结构的减阻作用和机理。结果 LES方法准确地再现了Wlash实验的流场细节及计算结果,相同计算条件下,传统连续肋条表面摩擦减阻率和黏性减阻率均为4.641%,而新型间断肋条表面摩擦减阻与黏性减阻率高达9.317%和6.306%。结论新型间断肋条相较于传统连续肋条的表面摩擦减阻率和黏性减阻率皆得到了较大的提升。新型间断肋条具有较高的减阻率是由于横向肋条阻断作用使得大涡旋受到抑制而分裂成较小的涡旋,降低了近壁面流体的流速,减弱了湍流扰动对流体的影响,使低速流体更加稳定的发展。

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【部分图文】：

图1阻力测量系统

翼在低速入射风洞中可以实现减阻5%～8%。通过对国内外肋条减阻研究的总结可知，其主要的研究内容为既定肋条结构下的分析以及不同肋条结构之间的对比研究，并未从根本上解决减阻效应的问题，针对肋条结构优化方面的研究鲜有报道。基于此，以Walsh连续三角肋条实验作为对照，通过对已有连续肋条....

图2Wlash实验减阻结果

h+为肋条高度无量纲尺寸；s+为肋条间距无量纲尺寸。Wlash通过对实验数据进行处理（表1），得到不同肋条尺寸下的最大减阻率曲线[5]如图2所示。由表1及图2可知，肋条减阻率与肋条结构紧密相关，其中模型13R的减阻效果最佳，因此选取该模型下的肋条尺寸进行后续计算。表1肋条尺寸Ta....

图3物理模型Fig.3Physicalmodel

咛醭叽缃?泻笮?扑恪?表1肋条尺寸Tab.1RibsizeModelnumberh/mms/mmMaximumdragreductionrate/%390.4060.250.00380.250.130.0090.510.252.0013R0.510.518.00330.250.2....

图4网格分布Fig.4Griddistribution:(a)ribsurface,(b)smoothsurface

诿嫖?饣?诿妫?撞垦亓飨蚓?炔?置对称三角肋条。为了保证计算的准确性和真实性，肋条尺寸以及肋条的布置形式与Walsh实验中的最佳减阻尺寸保持一致，即肋条横截面均为三角形，肋条间距s及肋条高度h均为0.51mm，V形肋条的相邻夹角约为4.235°，横向间断肋条的宽度为0.1mm。图....

本文编号：3919390