船式拖拉机船壳结构的减阻性能研究

发布时间：2020-05-12 07:30

【摘要】：船式拖拉机是国内特有的农业机械装备,其“浮滑式”的工作方式使船体能够浮在泥层表面,对土壤层的破坏小,适用于我国南方水田地区。船式拖拉机在水田中行驶与泥浆之间产生互相作用的滑行阻力,减小滑行阻力能提升船式拖拉机工作效率。因此,本文从船式拖拉机船壳结构的减阻优化设计展开研究。国内的学者在船式拖拉机减阻研究中,主要探索在光滑船壳的阻力特性,对于非光滑表面船壳减阻性能的研究相对缺乏。本文结合非光滑表面减阻结构,将其合理应用在船式拖拉机船壳上,对多种不同结构下非光滑表面船壳的减阻性能展开研究。首先选取现有的船式拖拉机为研究对象,建立三维模型和数值仿真计算模型,根据边界层理论选取不同非光滑表面结构船壳。选取泥浆流变参数后,对每种船壳建立流域模型之后划分整体网格和边界定义,进行计算流体动力学仿真计算。然后在选取非光滑表面结构时,根据仿生学原理,设计不同形状、尺寸、排布的非光滑表面结构船壳,计算得到较优的减阻结构和较优减阻性能船壳,把较优的非光滑表面减阻结构排布在较优减阻性能的船壳底部,使船式拖拉机工作的减阻效果更好。从速度云图和压力云图两个方面讨论减阻的机理,再通过试验验证数值仿真计算结果的有效性。最后设计了加挡条型船壳和双船底型船壳,将凹坑结构以矩形排列的方式布置在两种新型船壳底部,找到一种最优减阻效果船壳为非光滑表面结构挡条型船壳。研究发现非光滑表面结构中,直径为18mm,深度为11mm圆形凹坑结构的减阻效果较好,把这种结构矩形排布在挡条型船壳上,减阻率达到了12.5%。本文对新型船式拖拉机船壳的研究,能够减小行驶中的阻力,对船式拖拉机工作效率的提升具有重要意义。
【图文】：

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拉机从研究发展到现在，一直在进步，国内外的学者不断各个方面都做出了大量的研究。船式拖拉机是由中国自主究较少。船式拖拉机的发展开始于新中国成立之后，船式拖拉机的发“机耕船”的问世开始，湖北省洪湖县农机局研制的第一台得国家发明三等奖，如图 1-1 所示，开启我国对船式拖拉机北等南方多个省开始围绕船式拖拉机技术进行研究，众多农拉机的发展做出了巨大的贡献，使中国的水田机械化事业之后的几十年，由于我国对于农业农村的重视，对农民种田进行补贴优惠的政策大大的促进了农业机械化的发展，越者投入到农机装备的研究中，这些年农机的实用性，灵活高，涌现了一大批拖拉机企业。

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图 1-2 荷叶表面超疏水示意图面减阻的研究现状学的快速发展，让世界各国学者对其进察了许多鱼类的皮肤，发现鱼类的皮肤力，如图 1-3 所示。其中在 1960 年，K定层流的功能，，随着鱼游动，通过其表流由光滑变为规律的非光滑形态，并能达研究中心的 Walsh 等[34-35]人率先研究了飞机的机身上，实验结果表明：飞机的ang-Joon Lee 开展了风洞实验，得到雷诺律。Samni[36]通过数值分析法发现了非光间距的调整可以改变压力状态从而使流
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S219

【参考文献】