本文關(guān)鍵詞：仿生超疏水表面滑移流動(dòng)減阻的數(shù)值研究

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【摘要】：節(jié)能減排一直以來(lái)都是人類追求的目標(biāo),特別是在當(dāng)今時(shí)代全球能源消耗不斷上漲的情況下,科學(xué)家們已經(jīng)將越來(lái)越多的精力投入到如何有效利用和保護(hù)能源的領(lǐng)域上。結(jié)合船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)制造,本專業(yè)研究人員一直在努力尋找有效的減阻方法。針對(duì)這一目標(biāo),我們考慮從仿生學(xué)的角度出發(fā),在“荷花效應(yīng)”的基礎(chǔ)上來(lái)推動(dòng)船舶減阻技術(shù)的發(fā)展,超疏水表面仿生學(xué)減阻將成為一個(gè)前景遠(yuǎn)大的研究領(lǐng)域。本論文運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)的方法對(duì)超疏水表面滑移流動(dòng)減阻進(jìn)行數(shù)值研究。文章從回顧超疏水表面的研究現(xiàn)狀和研究方法開(kāi)始,從不同角度總結(jié)了超疏水表面的實(shí)驗(yàn)研究方法和超疏水表面的數(shù)值研究所取得的主要成果,給出了超疏水表面滑移的基本概念和理論模型。基于以上觀點(diǎn),我們分別研究了三種超疏水表面模型在不同雷諾數(shù)下對(duì)減阻性能的影響,并從減阻效果、減阻機(jī)理、流場(chǎng)特征等方面對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析和探討;最后,將這三種超疏水表面模型的研究成果應(yīng)用到船舶減阻方面,進(jìn)一步探索超疏水表面滑移流動(dòng)對(duì)船舶阻力性能的影響。結(jié)果表明,從仿生角度設(shè)計(jì)的超疏水表面具有優(yōu)于光滑表面的減阻性能,超疏水表面上存在的自由剪切氣液界面是形成減阻的一個(gè)主要原因。從流體力學(xué)的觀點(diǎn)看自由剪切氣液界面,實(shí)質(zhì)上就是流體中的滑移邊界條件,故在一定程度上可以簡(jiǎn)化超疏水表面滑移流動(dòng)的氣層模型,并在相應(yīng)界面中引入滑移速度邊界條件。結(jié)合船舶阻力性能研究發(fā)現(xiàn),在目前科學(xué)發(fā)展的高度下,超疏水表面應(yīng)用在船舶阻力方面能夠收到一定程度的減阻效果。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單瘦長(zhǎng)的Wigley船型,最大減阻率可達(dá)到27.688%;同樣面積的超疏水布置在船中減阻效果最好,其次是船首,最后是船尾。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U661.311

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 張志榮,趙峰,李百齊;繞船體粘性自由面流動(dòng)的數(shù)值計(jì)算(英文)[J];船舶力學(xué);2002年06期

2 趙加鵬;石秀華;耿興國(guó);侯志敏;;超疏水性表面上的流體滑移及其減阻應(yīng)用(英文)[J];船舶力學(xué);2009年03期

3 連峰;王增勇;張會(huì)臣;;疏水/超疏水船用鋁合金表面制備及其耐久性[J];材料工程;2015年01期

4 ;Drag reduction in ultrahydrophobic channels with micro-nano structured surfaces[J];Science China(Physics,Mechanics & Astronomy);2010年07期

5 潘家正;湍流減阻新概念的實(shí)驗(yàn)探索[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);1996年03期

6 劉通;劉濤;陳守剛;程莎;尹衍升;;超疏水表面改善鋁基材料的抗海水腐蝕性能[J];無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2008年11期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 王柯;水下條紋溝槽表面減阻特性研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

2 吳曉蓮;基于CFD的船舶球艏/球艉低阻線型研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

3 季曙明;超疏水表面宏觀尺度下流動(dòng)減阻機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究[D];上海交通大學(xué);2010年

4 黎潤(rùn)恒;仿生非光滑表面圓管湍流減阻的數(shù)值研究[D];華南理工大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：1246527