壁面微沟槽减阻技术研究进展

从减阻效果影响因素、减阻机理、协同减阻、实际应用等方面对壁面微沟槽减阻技术的研究进展进行归纳总结,对壁面微沟槽减阻研究方向进行展望。减阻效果影响因素包括沟槽结构、流场压力梯度等。介绍目前主流的减阻机理,关于减阻机理的各类假说仍存在争议。协同减阻的研究重点为超疏水壁面与微沟槽协同减阻、添加剂与微沟槽协同减阻。微沟槽减阻技术的实际应用涉及竞技泳衣、交通运输、流体输送等方面。研究方向为微沟槽减阻机理、微沟槽加工制造工艺、微沟槽对各类流场的适用性、微沟槽表面清洁技术。     

微沟槽减阻技术研究现状与进展综述

微沟槽减阻技术被应用于航空航天、管道输运以及体育运动中。总结国内外学者的相关研究,介绍微沟槽减阻技术的减阻机理,从实验和数值模拟角度综述研究现状,介绍联合减阻以及微沟槽减阻技术的应用,对微沟槽减阻技术的研究方向作出展望。     

仿生二级微沟槽表面减阻特性数值模拟

快速游动的鲨鱼,其皮肤表面布满沿流动方向的沟槽,这种沟槽能够减小鲨鱼游动过程中的阻力。通过仿生技术人们设计了一系列具有单一尺度的沟槽结构,如V型、L型、U型等(定义为原始沟槽),并获得了一定的减阻效果。然而通过仔细观察,发现鲨鱼皮肤表面的沟槽并非是单一尺度的。根据这一启发,通过在原始V型沟槽顶部两侧增加小尺度三角形突起,设计了一种二级沟槽表面。利用RNGk-ε湍流模型,对原始V型沟槽和二级沟槽表面进行了流场分析。讨论了在不同雷诺数的情况下,两种沟槽壁面对湍流边界层内速度分布、沟槽壁面切应力及减阻效果的影响。计算结果表明,在一定雷诺数范围,原始V型沟槽最佳减阻4.6%,二级沟槽结构最佳减阻8.07%,二级沟槽减阻效果明显优于原始V型沟槽。二级沟槽表面能够更有效地抑制边界层内湍流流动,减小了流体流动的黏性阻力,具有更好的减阻效果。     

三角形微沟槽壁面湍流减阻的数值研究

针对三角形微沟槽壁面的流动减阻问题,应用RNG k-ε湍流模型对近壁处湍流进行描述,研究不同来流速度与雷诺数对微沟槽减阻效果的影响,分析微沟槽壁面与光滑壁面的速度场、湍动能、壁面切应力的特征。结果表明:所设计微沟槽结构减阻率随来流速度及雷诺数增加先增大后减小,减阻率最大达到10.23%。减阻主要原因为:相对于光滑壁面,微沟槽壁面近壁处形成低流速带,起到缓冲层的作用;微沟槽特殊形状抑制了展向流的发展,且槽谷内部壁面切应力相对较小。     

仿生沟槽表面减振机理及其在桥梁上的应用

在科学家对鲨鱼沟槽减阻特性的现有研究成果基础上,结合目前普遍存在的两种关于其减阻机理的假说,探讨了仿生沟槽在桥梁结构中的应用,并对其减振机理进行研究,以促进其在桥梁设计中的应用。     

鲨鱼皮盾鳞结构减阻性能数值模拟

海洋中快速游动的鲨鱼因其皮肤表面具有减少摩擦阻力的肋条状盾鳞结构,从而受到研究学者的广泛关注。为了指导减阻表面的设计与制造,选用数值模拟的方法对鲨鱼皮盾鳞结构的减阻机理进行了研究。通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察,获取鲨鱼盾鳞的微观结构,构建出简化的几何模型单元,并设计了不同分布规则和排布的单元阵列,形成了大面积非光滑仿生结构表面。利用Fluent软件对建立的计算域模型进行流体动力学仿真,同时与传统的矩形沟槽非光滑表面进行比较。数值模拟结果表明:仿生非光滑表面均减少了摩擦阻力,并且相较于矩形沟槽非光滑表面,简化盾鳞结构表面的减阻率明显增加;当入口速度为5 m/s时,对齐排布的简化盾鳞结构表面的减阻率可达到17.86%。最后,从壁面附近区域的流体流速和湍流动能2个方面对非光滑表面的减阻机理进行了分析。研究结果可望对设计和制备具有减阻功能的海洋装备仿生表面起到指导作用。     

脊状表面减阻技术研究进展

为更深入地研究脊状表面减阻技术及应用,对国内外学者在脊状表面减阻技术方面的研究现状进行了较为全面的论述,首先介绍了目前认可度较高的减阻机理,而后详细地描述结构层面和布置方式对脊状结构减阻优化现状,再深入到脊状表面流动特性的分析,对不同减阻机理探究方法进行总结;随后介绍了脊状结构在翼型表面的减阻研究结果。通过对2种常见表面脊状结构减阻进行综述总结并进行了展望。减阻机理研究侧重点应为微观湍流拟序结构变化,结合涡结构的产生、扩散和耗散等相关理论对其进行分析。而实际工程运用中,因分析脊状结构减阻、噪声和传热之间的联系,并延伸边界层减阻技术的研究领域,分析不同因素之间相互影响。     

添加剂黏性减阻在暖通空调系统中的应用

添加剂黏性减阻技术应用在暖通空调系统中,可大幅度降低管道阻力.综述了添加剂黏性减阻机理及减阻剂分类,对国内外添加剂黏性减阻技术在暖通空调领域的应用研究状况进行了介绍.     

市政管道施工技术分析

对管道施工中沟槽开挖、沟槽支护、管道敷设、沟槽回填等主要工序进行了分析,提出了施工过程中需要注意的问题及改进方法,以期为管道施工技术的提高提供参考。     

谈沟槽式管件的应用与发展

介绍了沟槽式管件的组成和沟槽式管件的性能及优点。重点对国内存在的沟槽式管件产品质量问题进行了案例分析和总结,并介绍了有关沟槽式管件的应用规范和沟槽式管件连接技术在施工中应该注意的事项。