溝槽表面對湍流減阻的影響具有重要的研究價值,因其只單純改變湍流流動特性,且低能耗和高效率而持續(xù)受到關(guān)注。本文利用數(shù)值模擬軟件,以三維溝槽面為分析對象,通過對溝槽表面進行數(shù)值模擬計算,分析溝槽面減阻機理。壁湍流中能量損失主要由流體微團中變形運動與旋轉(zhuǎn)運動共同組成。文章首先從溝槽面對變形運動影響入手,研究其對壁面上黏性阻力、壓差阻力和切應(yīng)力在溝槽平板表面的分布規(guī)律的影響。然后,為進一步探索減阻機理,以湍流中渦結(jié)構(gòu)為出發(fā)點,研究溝槽結(jié)構(gòu)對壁湍流中流體微團旋轉(zhuǎn)運動的影響。結(jié)果表明溝槽結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了二次渦生成,有利于黏性阻力減小,但會導(dǎo)致壓差阻力增加。其次由于溝槽內(nèi)部存在旋渦結(jié)構(gòu),導(dǎo)致在近壁區(qū)一定范圍內(nèi)速度梯度較平板表面明顯減小,致使流速層之間切應(yīng)力減小。渦量的大小與速度梯度有著直接的關(guān)系,溝槽表面相比較于平板表面,近壁區(qū)法向距離相同段內(nèi)速度梯度變小,導(dǎo)致渦量明顯減少。這是由于剪切層作用的減弱,渦管的拉伸程度在溝槽平板表面近壁區(qū)明顯降低,使得條帶結(jié)構(gòu)在黏性底層更加穩(wěn)定不易破碎,減少了湍流猝發(fā)的頻率。同時,溝槽面法向上較小的速度變化抑制了展向渦結(jié)構(gòu)在法向方向的旋轉(zhuǎn),致使展向渦旋轉(zhuǎn)強度減弱,在相同流動距... 

【文章來源】：華北電力大學(xué)河北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

計算域局部網(wǎng)格示意圖

圖 2-3 網(wǎng)格無關(guān)性驗證2 數(shù)值方法研究溝槽結(jié)構(gòu)對流場變化過程的影響，為使數(shù)值模擬計算更加接近真實情非穩(wěn)態(tài)計算前期收斂迭代對數(shù)值模擬結(jié)果產(chǎn)生影響。首先對模型進行定

圖 3-1 湍流邊界層的平均速度分布的流動特性近壁區(qū)流動特性，其中圖 3-2(a)為溝槽內(nèi)部溝槽倒置時質(zhì)點)為 5 種流速下溝槽表面近壁區(qū)流向平均速度分布，3-2 中的

【參考文獻】：
期刊論文
[1]不同截面疏水性微肋陣內(nèi)減阻特性[J]. 姜桂林,管寧,張承武,劉志剛.  化工學(xué)報. 2016(04)
[2]尾緣鋸齒降低葉柵噪聲的數(shù)值模擬[J]. 仝帆,喬渭陽,紀(jì)良,王良鋒,許坤波,王勛年.  航空動力學(xué)報. 2016(04)
[3]渦發(fā)生器控制平板邊界層分離的大渦模擬[J]. 胡昊,李新凱,戴麗萍,王曉東,康順.  航空動力學(xué)報. 2016(02)
[4]低雷諾數(shù)下翼型分離流動抽吸控制優(yōu)化[J]. 張旺龍,譚俊杰,陳志華,任登鳳.  空氣動力學(xué)學(xué)報. 2015(06)
[5]壁湍流相干結(jié)構(gòu)和減阻控制機理[J]. 許春曉.  力學(xué)進展. 2015(00)
[6]基于蚯蚓背孔射流的仿生射流表面減阻性能研究[J]. 谷云慶,牟介剛,代東順,鄭水華,蔣蘭芳,吳登昊,任蕓,劉福慶.  物理學(xué)報. 2015(02)
[7]復(fù)雜結(jié)構(gòu)微通道熱沉液體強化傳熱過程的熱力學(xué)分析[J]. 翟玉玲,夏國棟,劉獻飛,李藝凡.  化工學(xué)報. 2014(09)
[8]翼型繞流分離的微楔控制[J]. 薛大文,陳志華,孫曉暉,陳耀慧.  工程力學(xué). 2014(08)
[9]脊?fàn)畋砻嬉硇腿~片減阻機理研究[J]. 吳正人,郝曉飛,戎瑞,王松嶺.  系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2014(06)
[10]八重準(zhǔn)周期排列的短溝槽結(jié)構(gòu)減阻機理分析[J]. 郎莎莎,耿興國,臧渡洋.  物理學(xué)報. 2014(08)



本文編號：3415326