基于数值模拟的2种条纹沟槽减阻特性对比分析

湍流减阻是流体力学研究的热点问题,在诸多湍流减阻方法中,条纹沟槽因其结构简单和使用方便等特点,受到广泛关注。为了探究沟槽形貌对沟槽减阻效果的影响,采用基于大涡模拟的CFD方法,数值研究三角形与梯形沟槽对湍流边界层流场的影响及减阻特性。通过RANS、DES和LES方法分别对光滑槽道湍流进行数值模拟,并与直接数值模拟的结果进行对比,验证了大涡模拟方法的准确性和可行性。基于参考文献的实验结果,对三角形与梯形沟槽湍流边界层流场的积分统计量、一阶统计量和二阶统计量等流场参数进行了对比分析,并通过对减阻率、时均速度、速度脉动均方根、剪应力、湍动能生成项和展向脉动速度等物理参量变化及影响规律研究,探讨了2种条纹沟槽减阻特性,由此得出结论：在相同无量纲条件下,梯形沟槽相较三角形沟槽减阻效果更好。     

减阻聚合物薄膜的研制

表面修形技术,可以减少飞机阻力而不改变飞机结构,应用方便,维护简单,颇有吸引力。国外70年代开始进行该技术的研究,大多数研究者利用Riblets(它是一些具有顺流向开槽的平面,而沟槽面的形状通常为三角形,沟槽深为几个微米)来减小紊流附面层阻力[1].美国3M公司制造的自粘接Riblets     

光源大小对薄膜干涉条纹可见度的影响

研究了光源大小对薄膜干涉条纹可见度的影响，导出关系式并说明它们的普遍意义。     

关于薄膜干涉条纹定域的探讨

均匀薄膜劈形薄膜在不同光源下干涉条纹的定域,这是物理教科书中不作详细讨论的问题。许多学者提出自己的见解,本文作一些补充。通过计算、分析得出4点结论,希望有助于初学者理解这2种薄膜干涉条纹的定域。     

关于薄膜干涉条纹定域的探讨

均匀薄膜劈形薄膜在不同光源下干涉条纹的定域，这是物理教科书中不作详细讨论的问题。许多学者提出自己的见解，本文作一些补充。通过计算、分析得出4点结论，希望有助于初学者理解这2种薄膜干涉条纹的定域。     

条纹薄膜降低水下航行器流噪声的实验研究

介绍了条纹薄膜降噪实验的原理、方法及结果，通过实验研究了不同形状和尺寸条纹的降噪效果，对优选的一种条纹（宽０．１ｍｍ的三角形条纹）薄膜进行了较深入的研究。实验结果表明条纹薄膜具有较明显的降噪效果，最大降噪量可达５ｄＢ左右。     

天然气管道肋条减阻数值分析

随着清洁能源的广泛应用,提高输气管道的输送效率成为热点问题,其中降低管输过程中的摩擦阻力至关重要。为探究三角形肋条在输气管道减阻中的应用效果,利用ANSYS-FLUENT软件对光滑管道和肋条管道中的湍流流动进行了数值模拟。结果表明,在近壁区域,肋条管道与光滑管道的速度剖面相差较大,主流区域相差较小,肋条结构的减阻效果主要基于近壁面;肋条结构将漩涡推离壁面,使肋底充满低速流体,降低近壁面处动量交换,减小摩擦阻力;与光滑壁面相比,尺寸为s=h=0.516 5 mm的肋条具有4.38%的减阻效果。     

Ag—MgF_2弥散结构复合薄膜的光学吸收特性

金属纳米颗粒和电介质基体构成弥散结构复合薄膜,由于局域表面发生等离子体共振效应,复合薄膜在一定光谱范围内会出现吸收峰增强的现象,而金属颗粒体积分数是影响共振吸收峰位置和强度的关键因素.分别采用有效介质理论和时域有限差分法对复合薄膜的吸收特性进行计算,讨论改变掺混颗粒体积分数对薄膜吸收率的影响.研究得出,随着体积分数的增加,更易在可见光波段产生强吸收峰.这一研究结果有助于掌握弥散结构复合薄膜吸收特性的影响机理.     

多孔仿生射流表面减阻特性数值模拟

利用RNGk-ε湍流模型对流体在多孔仿生射流表面上的流动特性进行了数值模拟。结果表明:减阻率和流速比呈线性关系,流速比越大减阻效果越好,最大减阻率为59.02%;单孔射流表面中心线上的摩擦阻力系数先减小后增大,局部减阻率最大为111.8%;射流孔越多,减阻效果越好。探讨了仿生射流表面减阻机理:射流通过改变其表面附近的流场结构,使得边界层黏性底层的厚度增加,垂直于壁面的法向速度梯度减小,达到了显著的减阻效果;同时产生稳定的流向涡结构,并在壁面处形成小的二次涡,抑制了流体间的动量交换,减小了摩擦阻力。     

减阻水溶液槽道湍流特性POD分析

为进一步分析减阻水溶液湍流减阻机理,对质量分数为30×10-6十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)水溶液槽道湍流减阻流动进行了实验研究,并基于本征正交分解方法研究减阻水溶液流动中减阻剂对流动结构的影响．结果表明:CTAC水溶液流动在不同雷诺数(15×10⁴、25×10⁴和35×10⁴)下分别具有651％、700％和330％减阻效果;基于本征正交分解方法分析湍流脉动速度场,发现CTAC添加剂能够抑制湍流猝发过程中的低速流体的上喷及高速流体的下扫,即在一定程度上抑制了相干结构的发生及其发展过程,最终导致湍流减阻．     

壁面沟槽减阻数值模拟研究

针对壁面流动问题,在PHOENICS 3.6软件平台上,采用RNGk-ε湍流模型计算V型沟槽面的湍流边界层速度分布和粘性阻力,研究了不同雷诺数对V型沟槽减阻效果、湍流边界层内的速度分布以及沟槽壁面切应力的影响,结果表明,对于一种尺寸的V型沟槽,存在着一个具有较好减阻效果的来流速度范围,证明了沟槽具有削弱湍流湍动的功能。     

对高聚物减阻机理的探讨

本文提出了高聚物减阻机理——板块学说以此能解释减阻中出现的诸多现象,弥补了其它减阻机理学说的不足,减阻机理的探讨,为推动减阻技术在工程技术中的应用是有积极意义的.     

层流附面层粘性减阻作用分析

以层流附面层的概念，讨论了以聚丙烯酰胺和聚乙二醇为减阻剂的水相管流减阻实验结果，进行了粘性减阻作用分析的初探，给出了描述减阻作用时阻力系数和雷诺数之间关系的数学模型．     

非牛顿流体边界层减阻流动研究

研究了四常数Maxwell-Oldroyd模型非牛顿流体边界层流动,给出了边界层内速度分布数值解,以及边界层厚度、摩阻系数沿程变化关系。为探讨高分子稀溶液管内流动减阻提供了理论依据。     

基于面积律概念的超音速减阻设计方法

在分析基于线性理论的跨、超音速面积律设计方法的优点与不足的基础上,依据CFD方法在流场分析和气动力计算方面的优势,提出了面积律概念指导下的CFD技术减阻设计方法。与传统的超音速面积律方法比较,该方法给出了面积律作用的物理原因,直接建立了横截面积分布与流场品质之间联系,修形设计目标直观明确、减阻效果明显,且设计工作量小,具有进行复杂外形超音速减阻设计的能力。算例表明,该方法对复杂外形的强约束减阻设计具有很好的适应性,对现役飞机改型是一种工程上简单、易行、外形改动小、结果可靠的修形设计方法;对新型飞机设计具有方案颠覆性小、周期短的优点。具有良好的工程实用性和可操作性。     

极限减阻状态速度波动的统计特征

在分析溶液中大分子运动状态的基础上,对减阻液非牛顿层流的速度波动成因提出了理论模型,并建立了波动统计参数的基本方程。根据极限减阻状态的实验资料,对方程进行了求解。所得结果对于从亚微观层次解释减阻机理有实际意义。     

CTAB表面活性剂水溶液的减阻特性

为探讨表面活性剂CTAB作为一种减阻剂使用的可行性,使用5 mm圆管研究了CTAB水溶液的粘度流变特性及减阻特性。结果表明,C16TABr/NaSal水溶液属于非牛顿流体,“SIS”和剪切稀化现象明显;表面活性剂质量分数分别为1.0×10-4,2.0×10-4,3.5×10-4,5.0×10-4的C16TABr/NaSal水溶液的临界雷诺数以及最大减阻率分别为4 800,6 100,8 900,13 500和56%,58%,63%,68%,与牛顿流体相比层流范围扩大。