收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

槽道湍流的展向振荡电磁力减阻

梅栋杰  
【摘要】:当电磁力在电解质溶液中形成之后,它通过改变湍流结构来改变湍流水动力特性,因此能够实现对壁面摩擦阻力、涡结构以及噪音的控制。这种流动控制技术在改善运输工具的推进效率、增加可操纵性以及增强运行稳定性等方面具有广阔的应用前景。 本文采用数值模拟和实验相结合的方法对展向振荡电磁力控制下的槽道湍流进行了研究。数值模拟中对不可压缩流体的N-S方程进行了求解,流向和展向采用Fourier变换和周期性边界条件,法向采用Chebyshev变换和无滑移壁面条件,对时间项采用三阶精度的半隐式后差分格式,通过影响矩阵法和Chebyshev-tau方法联立求解方程。实验在水洞中进行,PIV系统被用来测量近壁区域的条带结构分布,浮床式阻力测量系统被用来测量电磁力控制前后表面摩擦阻力的改变。 使用VISA方法从数值模拟结果中检测湍流猝发事件,对猝发频率和猝发强度随电磁力参数(电磁力强度St和振荡周期T+)的变化规律以及最优减阻参数进行了研究。实验中研究了展向振荡电磁力对流场的诱导作用、对壁湍流的抑制效果、对壁面阻力的改变。基于实验和数值模拟结果,对展向振荡电磁力作用下流场的周期性变化规律以及相应的减阻机理进行了系统的研究。通过湍流统计量研究了展向振荡电磁力对流场的时空平均作用效果。 我们的研究取得了如下一些结论: 1)湍流猝发频率和强度随电磁力参数的变化而变化。T+不变时(或St不变时),湍流猝发频率和强度随St(或T+)的变化趋势是相反的,说明同时存在使壁面阻力增大和减小的矛盾因素,因此必然存在一个最优振荡参数来使减阻效果达到最佳。由St和T+组合而成的等价壁面展向速度W+可以很好的反映振荡参数对壁面阻力的综合影响,W+≈11时,减阻效果最佳。 2)展向振荡电磁力可以诱导近壁流体产生展向振荡,并使近壁区域的条带或随之倾斜并振荡或趋于消失。展向振荡电磁力可以有效减少壁面阻力,其减阻率约是8%。以上实验结果得到了数值模拟结果的验证。 3)在展向振荡电磁力作用下,条带和流向涡将在一个流场变化周期内,经历倾斜振荡-模糊-消失-模糊-倾斜振荡的周期变化。条带倾斜振荡时,流场仍维持湍流状态,但流向涡的倾斜会诱导负展向涡,该涡将改变流向速度的剖面,降低湍流猝发事件的强度,从而具有减阻的功能。湍流被明显抑制时,条带将模糊乃至消失,这将导致阻力的明显下降。 4)湍流统计量表明展向振荡电磁力能够很好的抑制壁湍流。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘宇陆;邱翔;;放置翼型的槽道湍流的实验研究[J];上海应用技术学院学报(自然科学版);2010年03期
2 万曦;马树微;张劲柏;李椿萱;;壁面展向匀速运动的槽道湍流的直接数值模拟[J];北京航空航天大学学报;2008年08期
3 张劲柏;郑昭虎;;聚合物槽道湍流的直接数值模拟[J];北京航空航天大学学报;2009年12期
4 梅栋杰;范宝春;陈耀慧;叶经方;;槽道湍流展向振荡电磁力减阻的机理研究[J];力学学报;2011年04期
5 傅裕寿;自然界的四种基本相互作用力能统一吗?[J];力学与实践;1981年02期
6 黄兆荣;;电磁力与引力的统一[J];科技创新导报;2008年29期
7 陈耀慧;张辉;范宝春;李鸿志;;Lorentz力的大小和作用位置对翼型绕流及升力和阻力的影响[J];空气动力学学报;2010年03期
8 于国安;;由狭义相对论导出洛仑兹关系式的一种尝试[J];曲阜师范大学学报(自然科学版);1990年03期
9 许春晓;吴超;崔桂香;;壁面在展向作周期运动的槽道湍流的大涡模拟[J];计算物理;2006年05期
10 利春;;电磁力和万有引力[J];科学24小时;2007年11期
11 张辉;范宝春;陈志华;;电磁力控制下圆柱绕流的涡度拟能[J];应用数学和力学;2008年11期
12 陈耀慧;范宝春;梅栋杰;;槽道壁湍流的展向振荡电磁力减阻控制的PIV研究[J];实验流体力学;2011年02期
13 郭晓凤;张祥兰;;旋转电磁场的理论解析及数值模拟[J];技术与教育;2011年01期
14 J.Sivardiere ,李镇敌;关于惯性力和电磁力间的相似性[J];大学物理;1986年11期
15 蔡新华;利用虚功原理计算电磁力的讨论[J];大学物理;1993年02期
16 张兆勇,田春莲;法拉弟的电位移管、磁感应管看法与电磁力的计算[J];现代电力;1997年04期
17 木子;;宇宙是否有第五种力[J];自然与科技;2006年06期
18 杨庆喜;宋云涛;武松涛;;EAST装置ICRF加热天线的电磁力分析[J];核聚变与等离子体物理;2007年01期
19 牛红攀;张希农;;电磁约束阻尼层结构振动主动控制研究[J];应用力学学报;2007年04期
20 王文全;张立翔;郭亚昆;闫妍;;弯曲槽道边壁振动情况下湍流特性的大涡模拟[J];水科学进展;2008年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨延涛;吴介之;;展向旋转槽道湍流中的能量逆级串及科氏力效应[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
2 陈小平;李新亮;樊菁;;高超声速高温槽道湍流摩阻/热流分析[A];第四届高超声速科技学术会议会议日程及摘要集[C];2011年
3 胡宁;史一蓬;佘振苏;;基于尺度相似性的湍流大涡模拟模型[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
4 曹玉会;陈军;陶建军;佘振苏;;基于级串概念的湍流结构分类[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
5 傅德薰;马延文;李新亮;王强;;剪切湍流的数值模拟及可压缩效应[A];自然、工业与流动——第六届全国流体力学学术会议论文集[C];2001年
6 陆夕云;庄礼贤;;热分层剪切湍流大涡模拟动力学亚格子尺度模型[A];全国流体力学青年研讨会论文集[C];2001年
7 董宇红;陆夕云;;具有温度振荡的槽道热分层剪切湍流的大涡模拟[A];2003’全国流体力学青年研讨会论文集[C];2003年
8 钱庆镳;;动圈式永磁直线电机的磁场和电磁力[A];直线电机与自动化——2002年全国直线电机学术年会论文集[C];2002年
9 张宏伟;焦留成;康润生;王新环;;垂直运动永磁直线同步电动机电磁力角控制策略的研究[A];2004年全国直线电机学术年会论文集[C];2004年
10 吴玥;何吉欢;俞建勇;万玉芹;;带有外加磁场的静电纺丝工艺的理论研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 梅栋杰;槽道湍流的展向振荡电磁力减阻[D];南京理工大学;2011年
2 郭双喜;槽道湍流中颗粒弥散及电除尘应用的数值研究[D];华中科技大学;2010年
3 杨子轩;旋转槽道湍流流动及热特性和大涡模拟模式研究[D];清华大学;2012年
4 郭春海;电磁力扰动作用下微管道中液体流动与混合的特性研究[D];南京理工大学;2012年
5 王晓东;电磁力对金属熔体驱动与运动形态控制的研究[D];大连理工大学;2002年
6 张辉;以减阻增升减振为目标的尾流的电磁优化控制[D];南京理工大学;2011年
7 于慎波;永磁同步电动机振动与噪声特性研究[D];沈阳工业大学;2006年
8 李岩;大型电力变压器线圈电磁力和局部过热问题研究[D];沈阳工业大学;1995年
9 许威;基于电磁力的焊接热裂纹及变形随焊控制新方法[D];哈尔滨工业大学;2008年
10 钟云波;电磁力场作用下液态金属中非金属颗粒迁移规律及其应用研究[D];上海大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘海翔;柔性覆层槽道湍流的数值研究[D];清华大学;2011年
2 孙玉珍;槽道湍流减阻的混沌分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 苑淑云;船舶交流磁流体推进新方法研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
4 王继辉;真空灭弧室的磁场计算与分析[D];沈阳工业大学;2007年
5 吴迁;三峡水轮发电机定子汇流环动力分析[D];华中科技大学;2008年
6 牟进发;时变电磁场电磁力及其效果分析[D];燕山大学;2005年
7 张婧;基于电磁力的焊接热裂纹随焊控制新方法[D];哈尔滨工业大学;2006年
8 李夏云;低雷诺数圆柱绕流电磁控制的研究[D];南京理工大学;2007年
9 徐美松;圆柱绕流电磁控制与优化[D];南京理工大学;2008年
10 芦冰;直线同步电机特性的仿真分析[D];大连交通大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈志兵蹇司广 李荣国;关注电磁力量动员刻不容缓[N];中国国防报;2007年
2 单佳;连铸工艺用电磁力的研究和今后展望[N];世界金属导报;2001年
3 肖英龙;日本连铸工艺中电磁力应用技术[N];中国冶金报;2006年
4 窦光宇;性能优异的超导电磁船[N];中国知识产权报;2000年
5 山西益通节能技术研究所 刘建平;采用电磁力压制合成石薄板的研究[N];中国建材报;2007年
6 四川 杨泽兴;浅析励磁喇叭和永磁喇叭对声音的影响[N];电子报;2007年
7 朔州市质量技术监督检验测试所 赵锦琍;电子天平的原理及使用中的故障分析与排除[N];科学导报;2010年
8 ;科学家提出用电磁力测定物体准确质量[N];中国高新技术产业导报;2005年
9 杨雄飞;测定电极消耗 改善电极使用性能[N];世界金属导报;2008年
10 实习生 卢丹青;磁悬浮列车:行驶无轮 飞行无翅[N];江苏科技报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978