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一维周期与准周期排列沟槽结构的流体减阻特性研究

王晓娜 耿兴国 臧渡洋

一维周期与准周期排列沟槽结构的流体减阻特性研究

王晓娜, 耿兴国, 臧渡洋
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  • 本文设计了具有相同平均沟槽密度的三种排列类型的一维沟槽结构: 密排列、周期间隔排列和两种准周期间隔排列, 并采用数值模拟和实验验证相结合的方法研究了一维沟槽结构在不同排列下的流体减阻特性. 模拟计算分析流场特征和总阻力, 发现相对于密排列和周期间隔排列的沟槽结构, 准周期间隔排列具有更好的减阻特性, 并且这一结果得到减阻实验的验证. 通过流场分布特性进一步分析沟槽结构的减阻机理. 机理分析发现高速流在经一维准周期结构的扰动波调制后形成了准周期间隔排列的速度条纹相, 这有效地抑制了大涡在流向和展向上的形成, 从而实现较大幅度的减阻. 同时对比分析沟槽排列结构调制展向涡和流向涡各自对流动减阻的贡献, 结果表明, 调制流向涡对减阻的作用更大.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10872172)、陕西省自然科学基金(批准号: 2012JQ1016)、西北工业大学基础研究基金 (批准号: JC20100242, JCY20130147)和研究生种子基金(批准号:2012234)资助的课题.
    [1]

    Philips A B, Turnock S R, Furlong M 2010 Journal of Engineering for the Maritime Environment 224 239

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    Iaccarino G, Shaqfeh E S G, Dubief Y 2010 J. Non-Newtonian Fluid Mech 165 376

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    Elyukhina I, Khomyakov A 2011 J. Phys.: Conf. Ser 318 092013

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    Bhushan B, Jung Y C 2011 Progress in Materials Science 56 1

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    Choi K S 1989 J. Fluid Mech. 208 417

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    Xue W H, Geng X G, Li F, Li J, Wu J 2010 Chin. Phys. Lett. 27 104703

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出版历程
  • 收稿日期:  2012-09-11
  • 修回日期:  2012-11-04
  • 刊出日期:  2013-03-05

一维周期与准周期排列沟槽结构的流体减阻特性研究

  • 1. 西北工业大学理学院, 教育部空间应用物理与化学重点实验室, 西安 710129
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:10872172)、陕西省自然科学基金(批准号: 2012JQ1016)、西北工业大学基础研究基金 (批准号: JC20100242, JCY20130147)和研究生种子基金(批准号:2012234)资助的课题.

摘要: 本文设计了具有相同平均沟槽密度的三种排列类型的一维沟槽结构: 密排列、周期间隔排列和两种准周期间隔排列, 并采用数值模拟和实验验证相结合的方法研究了一维沟槽结构在不同排列下的流体减阻特性. 模拟计算分析流场特征和总阻力, 发现相对于密排列和周期间隔排列的沟槽结构, 准周期间隔排列具有更好的减阻特性, 并且这一结果得到减阻实验的验证. 通过流场分布特性进一步分析沟槽结构的减阻机理. 机理分析发现高速流在经一维准周期结构的扰动波调制后形成了准周期间隔排列的速度条纹相, 这有效地抑制了大涡在流向和展向上的形成, 从而实现较大幅度的减阻. 同时对比分析沟槽排列结构调制展向涡和流向涡各自对流动减阻的贡献, 结果表明, 调制流向涡对减阻的作用更大.

English Abstract

参考文献 (28)

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