截面形状对疏水性微肋阵内减阻特性的影响*

在截面为圆形、菱形和椭圆形微肋阵内涂覆不同性能的疏水性涂层,形成疏水性微肋阵。去离子水在疏水性微肋阵内表面的接触角分别为99.5°、119.5°和151.5°。测试去离水以不同流速流经疏水性试验段流道内压力降和摩擦阻力系数。试验结果表明,在相同的接触角和流量下,圆形微肋阵内压力降最高而椭圆形最低;当接触角为99.5°,雷诺数Re低于600时,椭圆形微肋阵内减阻率要高于菱形和圆形微肋阵,当Re>600时前者要低于后两者。随着接触角的增大,圆形内减阻率要明显高于菱形和椭圆形微肋阵,菱形和椭圆形微肋阵在低Re下较为接近,在高Re下前者的减阻率要高于后者;表面疏水性处理能够显著降低摩擦阻力,同时推迟流动分离和尾流区转捩,因此对于分离较早、压差阻力较大的微肋阵的减阻效果更加明显。     

船式拖拉机船体行驶阻力性能优化分析

以船式拖拉机船体为研究对象,采用Fluent模拟船体在水田泥浆土壤环境下的流场模型,并讨论船体底板倾角和行驶速度对船体行驶阻力的影响。研究结果表明:在相同工况速度下,行驶阻力随倾角增大而逐步减小,且当倾角增大为30°时减阻率可达16.76%;随船体行驶速度增大,其行驶阻力增大而且减阻效果趋于稳定。研究表明改变船体倾角可有效改善船体在不同工况下的行驶阻力,对船式拖拉机船型减阻设计和实际应用均具有一定的指导意义。     

非牛顿介质中图形化表面对减阻效果的影响

为研究图形化表面在非牛顿介质中对减阻效果的影响,在微摩擦试验机(UMT)上进行了销盘润滑实验。实验中在硅片的表面刻蚀了纵向和横向2种沟槽以形成不同的表面图形。实验表明,与光滑表面相比,当剪切速率处于牛顿流动区时,沟槽具有一定的减阻效果;而当剪切速率处于剪切稀化区时,沟槽表面的阻力上升;并且横向沟槽表面的阻力总是大于纵向沟槽表面的阻力。流体数值计算的结果表明,横向沟槽侧壁的压差阻力和纵向沟槽侧壁的粘性阻力无法完全补偿沟槽底面上的阻力损失,因而产生了减阻效果。     

高速列车微结构表面减阻仿真研究

为减少高速列车在运行时受到的气动阻力,根据V型微结构沟槽的减阻机理,建立了若干组几何参数不同的V型微结构沟槽。验证了计算域、边界条件、湍流模型的合理性,对微结构沟槽面的减阻效果进行了数值仿真计算,分析了微结构沟槽面附近的速度、壁面摩擦应力云图。结果表明:沟槽结构使得壁面附近流场的粘性底层厚度增加,沟槽顶部的阻力系数较大,底部和中部的阻力系数较小。与平面摩擦阻力相比,各组几何参数不同的微结构沟槽面都得到了不同程度的减阻效果,最佳减阻效果达到10.09%。     

柔性MEMS减阻蒙皮设计及其制作工艺

提出了一种电解水式驻留微气泡减阻的柔性微机电系统(MEMS)蒙皮技术,研究了蒙皮结构设计以及加工工艺。设计了一种包含柔性基底层、金属电极图案层和微凹坑阵列层的三层式蒙皮结构,提出了两种基于MEMS工艺的制作方法。分别采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)和SU-8胶材料制作了微凹坑阵列层,并对其关键工序进行了实验研究。以SU-8胶为微凹坑阵列材料制作了柔性MEMS蒙皮样件。所制样件中,圆柱形驻气凹坑的直径为40μm、深度为50μm、密度为6.25×104/cm2、样件总厚度为90μm,可弯曲并贴附于截面直径为28mm的圆柱体表面而不损坏。结果显示了MEMS减阻蒙皮工艺的可行性,证明将电解水式驻留微气泡的柔性减阻蒙皮设计与MEMS工艺有机结合,是一种航行体表面减阻的有效技术途径。     

梯形沟槽表面对旋成体绕流的影响

采用数值方法模拟了在不同攻角下,梯形微沟槽表面分布在细长旋成体表面不同位置对旋成体附面层流场的影响,并研究了相应情况下旋成体升力阻力的变化情况。结果表明,表面微沟槽结构能有效减小旋成体附近流场低总压区域,从而达到减小飞行阻力并增大升力的效果。而旋成体表面全为沟槽表面并不是最好的减阻方案,仅仅是后1／3表面为沟槽表面时对总阻力的降低效果最明显,而前、后1／3表面同时为沟槽面的方案可以最大程度地降低旋成体黏性摩擦阻力。     

冷却系统副水箱起泡分析及优化设计

介绍了冷却系统回路原理,测试了发动机通气管和散热器通气管产生气泡的流量,并对其进行了CAE分析,发现发动机转速在3000、5500、6000 r/min时水流量分别为4.918、8.652、9.426 L/min,均大于发动机通气管产生气泡的流量3 L/min,水系统容易产生大量气泡,进而出现水泵穴蚀问题.通过对通气管...     

表面微结构的尺寸参数对其减阻性能的影响

为了研究微结构尺寸参数对减阻性能的影响规律，构建了V形、L形及T形三种微结构有限元模型，采用Fluent软件进行数值模拟，分析微结构尺寸参数(高宽比、数量和间距)对减阻率、速度和涡量的影响。结果 相较于L形、T形微结构，V形微结构的减阻性能较优，减阻率可达15.6%。当V形微结构高宽比为1∶1,流体域速度为6 m/s时，减阻效果最优，减阻率可达5%;V形微结构展向数量对减阻性能的影响较小，减阻率在14%-16%之间变化；当间距值为0.05时，减阻率最大为14%。结论 微结构使得近壁区边界层内发生了湍流猝发现象，外部高速流体与壁面区域的流体分隔开，变相的增加了边界层的厚度。同时涡量集中在微结构尖端处，减弱反向旋涡的强度，抑制了低速条带的形成和发展。     

基于CFD船式拖拉机船壳优化与设计

船式拖拉机在作业过程中产生摩擦阻力和兴波阻力,其严重影响工作性能和种苗的播种质量。为了降低船式拖拉机在水田行走过程中的阻力通过旋转流变仪试验测定泥浆参数,基于CFD算法建立VOF流体体积函数的空气和泥浆双相流的船体滑行模型,研究船式拖拉机的前进速度对摩擦阻力和兴波阻力及波高的影响。研究表明,摩擦阻力和兴波阻力及波高随速度增大而增大;当凹弧船壳前进速度为2 m/s时,凹弧船壳相对于平船壳船首和船尾兴波高度分别降低0.047 m和0.025 m;减阻率为5.3%的结论。     

滑动弧等离子体强化甲烷/空气扩散火焰燃烧研究

为评估滑动弧等离子体对甲烷/空气正扩散火焰的点火助燃效果,采用定常和非定常两种放电模式,保持甲烷流量不变,对不同空气流量、占空比下的甲烷/空气正扩散火焰进行实验测量。实验结果表明:滑动弧等离子体可以增大甲烷/空气正扩散火焰的点火极限,能够点燃熄灭火焰,并使火焰稳定燃烧;在两种放电模式下,将空气流量从5L/min增加到9L/min,火焰高度降低,CH基的生成增加;在非定常模式下,将交流电源放电占空比从10%增加到90%,火焰高度和CH基生成均会增加。