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仿生非光滑表面旋成体减阻性能分析

赵继妮  
【摘要】:本文仿造某些生物体表结构对旋成体进行表面改形,设计成表面具有凸包形或凹坑形结构的仿生非光滑模型,以期减小浸没在流体中物体的粘性阻力。对光滑和非光滑模型进行风洞试验,结果表明:在雷诺数为1×106附近时非光滑模型相对光滑模型阻力降低大约10%。为了分析非光滑模型的减阻机理,对其进行流动显示试验,并利用CFD软件进行数值模拟。通过对流动显示试验所得油流图谱和数值模拟出的绕流流场的分析,得到非光滑结构对绕流流场结构、流场中速度、压力、剪切应力、涡量等物理量的影响规律。分析计算结果表明:仿生非光滑模型的表面摩擦阻力有所增大,但压差阻力得到明显降低,最终表现为总阻力的降低。出现这种现象的原因是非光滑结构的存在使模型底部之前的位移厚度和动量厚度变薄,模型底部端面的压强增大,使在阻力中占比例最大的底阻得到降低。


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