隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,低碳環(huán)保可持續(xù)的理念已深入人心,減阻問(wèn)題對(duì)于機(jī)械交通工具的能源消耗具有十分重要的意義。包括汽車、飛機(jī)和船舶等在內(nèi)的交通運(yùn)輸工具,其能量消耗主要來(lái)源于摩擦阻力,船舶在航行時(shí),摩擦阻力可達(dá)到總阻力的70%,汽車在行駛時(shí),其車身外圍所受的流場(chǎng)摩擦阻力最高可達(dá)到總阻力的80%。該摩擦阻力的產(chǎn)生主要是由湍流產(chǎn)生的�？紤]到柔性表面具有減阻降噪的特點(diǎn),本文選取聚氨酯彈性體作為柔性材料,主要研究柔性聚氨酯彈性體表面在湍流狀態(tài)下的減阻效果。本文以海豚表皮為生物原型,將海豚表皮的真皮嵴結(jié)構(gòu)特征提取為:不同流速下,研究柔性聚氨酯彈性體在湍流條件下的減阻效果。以Workbench為背景,采用Transition SST的湍流模型,首先對(duì)柔性聚氨酯彈性體光滑平板進(jìn)行雙向流固耦合分析的仿真計(jì)算。通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算得出:與剛性平板相比,柔性聚氨酯彈性體平板在3²0 m/s的流速范圍內(nèi)均具有減阻效果,且流速高于10m/s時(shí),減阻率可達(dá)到10%以上;隨著速度的增大,聚氨酯彈性體較大形變段沿著水流方向移動(dòng),從而降低了柔性聚氨酯彈性體表面的摩擦阻力。然后,通過(guò)壓差阻力法的循環(huán)水槽實(shí)驗(yàn)... 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 柔性表面仿生減阻的研究背景與意義
    1.2 流體減阻技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況
        1.2.1 湍流減阻技術(shù)的分類
        1.2.2 柔性表面減阻技術(shù)的概述
    1.3 本文研究方法
    1.4 本文的研究?jī)?nèi)容
2 柔性表面減阻法的理論基礎(chǔ)
    2.1 湍流相關(guān)理論
        2.1.1 湍流的形成機(jī)理
        2.1.2 湍流邊界層
        2.1.3 湍流的猝發(fā)現(xiàn)象
    2.2 流體和固體模型的理論基礎(chǔ)
        2.2.1 流體運(yùn)動(dòng)模型的基本控制方程
        2.2.2 固體模型的控制方程
    2.3 流固耦合理論基礎(chǔ)
    2.4 數(shù)值模擬方法的理論基礎(chǔ)
        2.4.1 湍流的數(shù)值模擬方法
        2.4.2 湍流模型
    2.5 本章小結(jié)
3 柔性表面的雙向流固耦合減阻分析
    3.1 雙向流固耦合的整體方案設(shè)計(jì)
    3.2 柔性表面模型的建立
        3.2.1 聚氨酯彈性體尺寸的確定
        3.2.2 流體域尺寸的確定
        3.2.3 流體域和固體域的邊界設(shè)置
        3.2.4 流體域和固體域的網(wǎng)格劃分
        3.2.5 數(shù)值方法的選擇設(shè)置
        3.2.6 流體域和固體域的參數(shù)設(shè)置以及選擇設(shè)置
    3.3 湍流模型可行性驗(yàn)證
    3.4 湍流模型總時(shí)間的確定
    3.5 仿真結(jié)果分析
    3.6 本章小結(jié)
4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析
    4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
    4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄
    4.3 本章小結(jié)
5 柔性非光滑表面的仿真減阻研究
    5.1 柔性非光滑表面的模型建立
    5.2 網(wǎng)格劃分
        5.2.1 流體域的網(wǎng)格劃分
        5.2.2 固體域的網(wǎng)格劃分
    5.3 仿真結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄A 不同速度場(chǎng)的總位移云圖
附錄B 不同速度場(chǎng)的剪切應(yīng)力云圖
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于雙向流固耦合的柔性表面覆蓋層減阻性能[J]. 楊兆臣,張懷新.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(08)
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[6]氣泡減阻技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 王麗艷,郝思文.  船海工程. 2011(06)
[7]邊界層控制法減阻技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 郭杰,耿興國(guó),高鵬,歐修龍.  魚雷技術(shù). 2008(01)
[8]保特征的網(wǎng)格光順?biāo)惴╗J]. 董洪偉,石堅(jiān).  計(jì)算機(jī)工程. 2007(21)
[9]聚脲柔性減阻材料的制備及性能[J]. 黃微波,陳國(guó)華,盧敏,張效慈.  高分子材料科學(xué)與工程. 2007(03)
[10]柔性面技術(shù)在新概念潛艇中的應(yīng)用[J]. 張效慈.  船舶力學(xué). 2003(01)

碩士論文
[1]以聚氨酯為基質(zhì)的柔性仿生減阻材料的制備及其減阻性能研究[D]. 張禎華.華南理工大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3307948