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八重准周期排列的短沟槽结构减阻机理分析

郎莎莎 耿兴国 臧渡洋

八重准周期排列的短沟槽结构减阻机理分析

郎莎莎, 耿兴国, 臧渡洋
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  • 设计构建了一排和三排阵列的八重准周期短条纹沟槽减阻结构,以及作为对比研究的无序和周期结构,并采用雷诺Navier-Stokes方程和RANG k-ε湍流模型,系统计算了这些结构表面的湍流边界层状态和总应力. 模拟结果显示:八重准周期沟槽结构相对于周期和无序结构具有更优的减阻效应,且为三排阵列时的减阻效果明显优于单排阵列. 这一结果得到了减阻实验的验证. 通过分析比较不同结构的流体边界层特性发现,八重准周期结构可有效抑制附面层的涡强度,减小湍流耗散速率,保持流体条纹相的稳定性. 结合二维光栅的夫琅禾费衍射波模型分析表明,八重准周期结构可减弱衍射谱在大角度方向上的谱强度,揭示出该结构抑制流体相干扰动波扩展的物理机制,并与流场分析结果相符合.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51301139,10872172)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20126102120058)和西北工业大学基础研究基金(批准号:JCY20130147)资助的课题.
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    [18] 李山, 姜楠, 杨绍琼. 正弦波沟槽对湍流边界层相干结构影响的TR-PIV实验研究. 物理学报, 2019, 68(7): 074702. doi: 10.7498/aps.68.20181875
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-10-14
  • 修回日期:  2014-01-14
  • 刊出日期:  2014-04-20

八重准周期排列的短沟槽结构减阻机理分析

  • 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:51301139,10872172)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20126102120058)和西北工业大学基础研究基金(批准号:JCY20130147)资助的课题.

摘要: 设计构建了一排和三排阵列的八重准周期短条纹沟槽减阻结构,以及作为对比研究的无序和周期结构,并采用雷诺Navier-Stokes方程和RANG k-ε湍流模型,系统计算了这些结构表面的湍流边界层状态和总应力. 模拟结果显示:八重准周期沟槽结构相对于周期和无序结构具有更优的减阻效应,且为三排阵列时的减阻效果明显优于单排阵列. 这一结果得到了减阻实验的验证. 通过分析比较不同结构的流体边界层特性发现,八重准周期结构可有效抑制附面层的涡强度,减小湍流耗散速率,保持流体条纹相的稳定性. 结合二维光栅的夫琅禾费衍射波模型分析表明,八重准周期结构可减弱衍射谱在大角度方向上的谱强度,揭示出该结构抑制流体相干扰动波扩展的物理机制,并与流场分析结果相符合.

English Abstract

参考文献 (28)

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