12584.v形溝槽表面結(jié)構(gòu)特征與減阻性能的關(guān)聯(lián)性研究

1、專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文V形溝槽表面結(jié)構(gòu)特征與減阻性能的關(guān)聯(lián)性研究StudyontheRelationshipbetweenStructureCharacteristicsandDragReductionPerformanceofVShapedGrooveSurface學(xué)號(hào)：墨幽壘啦指導(dǎo)教師：筮史大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文摘要隨著世界性能源危機(jī)日益加劇，節(jié)能減排逐漸成

2、為21世紀(jì)乃至未來的主題?，F(xiàn)實(shí)生活中，許多能源消耗問題都與流體流動(dòng)息息相關(guān)。因此，研究湍流減阻技術(shù)具有一定科研意義和實(shí)用價(jià)值。本文從工程仿生學(xué)的角度出發(fā)，參考海豚、鯊魚等生物的表皮微結(jié)構(gòu)減阻特性，建立了橫向和縱向分布的v形溝槽表面模型。首先，根據(jù)平板湍流相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式確定了溝槽尺寸和計(jì)算域大小，并利用Fluent軟件包進(jìn)行網(wǎng)格劃分、求解條件設(shè)定、湍流模型驗(yàn)證等工作。然后，采用數(shù)值模擬與試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，比較橫向溝槽表面和縱向溝槽表面的

3、減阻性能，并重點(diǎn)分析了橫向溝槽表面減阻的影響因素。除此之外，還對(duì)高低分布不同的橫向溝槽表面減阻進(jìn)行了模擬，分析其在不同流速狀況下的減阻性能。最后，通過比較光滑表面和溝槽表面的近壁區(qū)邊界層流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，較為深入的分析了溝槽表面的減阻機(jī)理。結(jié)果表明：(1)相對(duì)于光滑表面，橫向溝槽表面和縱向溝槽表面均呈現(xiàn)出一定的減阻性能。速度較低時(shí)，縱向溝槽表面的減阻效果相對(duì)明顯；隨著速度的增加，橫向溝槽表面呈現(xiàn)出相對(duì)良好的減阻穩(wěn)定性。(2)在本文研究的尺寸和速

4、度范圍內(nèi)，縱向溝槽表面在v=3m／s、溝槽尺寸h=s=O12mm時(shí)減阻效果最好，可達(dá)961％；橫向溝槽表面在v=12m／s、溝槽尺寸h=s=O02mm時(shí)減阻效果最好，可達(dá)594％。(3)橫向溝槽表面的減阻性能是受來流速度、溝槽尺寸、溝槽個(gè)數(shù)、分布位置以及溝槽形狀等因素共同作用的結(jié)果。其中，來流速度、溝槽尺寸、溝槽個(gè)數(shù)和溝槽形狀的影響較大。(4)相對(duì)于尺寸單一的橫向溝槽表面，具有一定形變規(guī)律的溝槽表面減阻效果更優(yōu)，其中溝槽尺寸從低到高分布