本文關鍵詞：水下航行器減阻技術數(shù)值模擬及機理分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《武漢理工大學》 2009年

二維凹槽內(nèi)加機翼減阻效果的數(shù)值分析

孫小庚  

【摘要】： 當今世界隨著經(jīng)濟快速發(fā)展,不可再生能源迅速減少,不久的將來可能就會遇到能源危機,怎樣提高能源的利用效率,降低能量損耗,已是科學領域研究的一個主要課題;從計算流體力學的角度開展減阻方面的研究,有著重要的理論意義和實用價值。 本文基于FLUENT軟件前處理模塊GAMBIT進行幾何建模,構(gòu)建了平板、二維凹槽和二維凹槽內(nèi)加機翼三種模型,采用了非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格相結(jié)合對流動區(qū)域進行網(wǎng)格劃分,合理分布網(wǎng)格疏密。然后利用FLUENT為計算平臺對問題進行數(shù)值模擬,數(shù)值模擬中采用了有限體積法對方程進行離散,入口邊界條件采用velocity-inlet條件,出口邊界條件采用outflow條件,對近壁面處理采用標準壁面函數(shù),湍流模型采用標準K-ε二方程模型,速度和壓力耦合采用Simple方法,并進行相關參數(shù)設置,較好的模擬了平板、二維凹槽、二維凹槽內(nèi)加機翼的流場,得到平板、平板開槽、平板開槽加機翼三種模型的摩擦阻力、速度矢量、壓力分布等流場信息。通過對比所得阻力結(jié)果探討了二維凹槽加機翼的減阻效果。并且進一步對機翼在不同位置及不同機翼俯仰角狀態(tài)時進行了數(shù)值模擬,對其結(jié)果進行了對比分析,探討了隨著機翼放置位置以及機翼的俯仰角改變對減阻效果的影響。 本文較好地模擬了平板、平板開槽、開槽后加機翼的流場,得到了壓力分布以及阻力系數(shù)變化曲線,模擬出了改變機翼和機翼的俯仰角后總阻力的變化,探討了加機翼后總阻力的變化規(guī)律。 通過對平板、平板開槽、開槽后加機翼進行的數(shù)值模擬,以及對機翼擺放位置不同和改變機翼的俯仰角的進行數(shù)值模擬和分析得出以下結(jié)論: (1)在平板開槽后放入機翼,機翼可以產(chǎn)生反向的推力,從而使總阻力減小,起到減阻的作用。 (2)合理改變機翼的放置位置和俯仰角可以提高減阻效率。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：V211.41
【目錄】：

摘要4-5

Abstract5-9

第1章 緒論9-16

1.1 引言9-10

1.2 國內(nèi)外關于湍流減阻問題的研究成果和現(xiàn)狀10-13

1.3 研究目的和意義13-14

1.4 論文的主要工作14

1.5 研究方法和內(nèi)容14-16

1.5.1 研究方法14-15

1.5.2 研究內(nèi)容15

1.5.3 論文結(jié)構(gòu)安排15-16

第2章 控制方程和數(shù)值方法16-24

2.1 控制方程16-18

2.1.1 Navier—Stokes方程16-17

2.1.2 連續(xù)性方程17

2.1.3 RANS方程17-18

2.2 壁面函數(shù)法18

2.3 邊界條件18-19

2.4 數(shù)值方法19-21

2.4.1 網(wǎng)格生成19

2.4.2 分區(qū)網(wǎng)格19-21

2.5 方程離散21-22

2.6 求解方法22-23

2.7 小結(jié)23-24

第3章 FLUENT模擬技術24-30

3.1 CFD模擬的一般方法24

3.2 FLUENT模擬技術24-30

3.2.1 FLUENT簡介24-25

3.2.2 Gambit簡介25-27

3.2.3 FLUENT求解方法27-28

3.2.4 Fluent軟件的優(yōu)點28-30

第4章 二維凹槽內(nèi)加機翼減阻的數(shù)值模擬30-57

4.1 問題的描述30

4.2 計算模型的構(gòu)建30-34

4.2.1 幾何模型31-32

4.2.2 網(wǎng)格劃分32-34

4.3 邊界條件的設定34-35

4.4 數(shù)學模型的構(gòu)建35-36

4.4.1 湍流模型35-36

4.4.2 控制方程36

4.5 模型求解方法的確定36

4.6 求解36-37

4.6.1 控制方程的離散36-37

4.6.2 控制方程的求解37

4.6.3 壓力速度耦合方法37

4.7 迭代計算37-38

4.8 數(shù)值計算結(jié)果及分析38-43

4.8.1 速度矢量分布38-40

4.8.2 減阻效果分析40-43

4.9 調(diào)整參數(shù)后減阻效果分析43-57

4.9.1 機翼相同俯仰角在不同位置的減阻效果分析43-46

4.9.2 機翼旋轉(zhuǎn)不同角度減阻效果分析46-56

4.9.3 結(jié)論56-57

第5章 結(jié)論和展望57-59

5.1 結(jié)論57

5.2 研究展望57-59

參考文獻59-63

致謝63-64

攻讀碩士學位期間發(fā)表論文情況64

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【引證文獻】

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本文編號：226473