發(fā)布時(shí)間：2024-02-04 01:19

　　當(dāng)物體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)受到流體阻力的作用。由于流體阻力阻礙了運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行,運(yùn)載工具要在流體中維持運(yùn)動(dòng),就需要消耗大量能量去克服阻力做功。目前,隨著社會(huì)的高度發(fā)展和不可再生能源的巨大消耗,人類面臨著嚴(yán)峻的能源危機(jī),同時(shí)化學(xué)能源所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題也日趨嚴(yán)重,如何緩解能源危機(jī)并減少環(huán)境破壞引起了世界各國(guó)政府和學(xué)者的高度關(guān)注。減少運(yùn)載工具在流體中的運(yùn)行阻力,可以有效降低能源的損耗,對(duì)保護(hù)環(huán)境也有積極的作用,一直以來(lái)是國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究重點(diǎn)。本文在現(xiàn)有湍流減阻技術(shù)的基礎(chǔ)之上,結(jié)合柔性壁面和非光滑表面的減阻特性,提出柔性非光滑表面耦合氣動(dòng)減阻研究。根據(jù)不可壓縮流體沿光滑平板的湍流邊界層特性,選擇球形凹坑結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)柔性非光滑表面結(jié)構(gòu);使用UG NX 8.5軟件和參數(shù)化建模方法,構(gòu)建柔性非光滑表面仿真模型的流體域和固體域3D模型;基于雙向流固耦合仿真,在ANSYS Workbench中搭建數(shù)值模擬仿真體系,研究柔性非光滑表面的摩擦阻力特性;設(shè)計(jì)四水平五因素正交試驗(yàn),分析不同水平不同因素對(duì)表面摩擦阻力和表面減阻效果的影響。雙向流固耦合仿真結(jié)果和正交試驗(yàn)分析表明:在柔性非光滑表面的五個(gè)設(shè)計(jì)因素中,包括壁面材料...

【文章頁(yè)數(shù)】：93 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 湍流減阻技術(shù)的研究進(jìn)展
        1.2.2 非光滑減阻技術(shù)的研究進(jìn)展
    1.3 本文主要內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 課題來(lái)源
        1.3.2 研究目的
        1.3.3 主要研究?jī)?nèi)容
        1.3.4 研究技術(shù)路線
    1.4 章節(jié)結(jié)構(gòu)安排
    1.5 本章小結(jié)
第二章 柔性非光滑表面的設(shè)計(jì)原則
    2.1 流體力學(xué)的基本知識(shí)
        2.1.1 可壓縮流體和不可壓縮流體
        2.1.2 流體的粘性
        2.1.3 層流和湍流
    2.2 繞流流動(dòng)阻力與沿光滑平板的湍流邊界層
        2.2.1 繞流流動(dòng)阻力
        2.2.2 邊界層的基本概念
        2.2.3 不可壓縮流體邊界層內(nèi)摩擦阻力
        2.2.4 不可壓縮流體沿光滑平板的湍流邊界層
    2.3 柔性非光滑表面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇
        2.3.1 非光滑表面的常見(jiàn)類型及選型
        2.3.2 非光滑單元體尺寸設(shè)計(jì)
        2.3.3 柔性非光滑表面設(shè)計(jì)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 柔性非光滑表面雙向流固耦合數(shù)值模擬方法
    3.1 流固耦合分析概述
    3.2 ANSYS流固耦合分析
        3.2.1 單向流固耦合分析
        3.2.2 雙向流固耦合分析
    3.3 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)概述
        3.3.1 流體動(dòng)力學(xué)控制方程
        3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型
    3.4 計(jì)算域設(shè)計(jì)和構(gòu)建
    3.5 雙向流固耦合仿真體系構(gòu)建
    3.6 數(shù)值模擬求解方案
        3.6.1 固體分析設(shè)置
        3.6.2 流體分析設(shè)置
    3.7 網(wǎng)格劃分及獨(dú)立性驗(yàn)證
        3.7.1 網(wǎng)格獨(dú)立性驗(yàn)證
        3.7.2 步長(zhǎng)獨(dú)立性驗(yàn)證
    3.8 數(shù)值模擬可行性驗(yàn)證
    3.9 本章小結(jié)
第四章 柔性非光滑表面摩擦減阻特性分析
    4.1 柔性非光滑表面正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.1.1 四水平五因素正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.1.2 極差分析
        4.1.3 方差分析
    4.2 柔性材料對(duì)表面摩擦阻力的影響
    4.3 壁面厚度對(duì)表面摩擦阻力的影響
    4.4 雷諾數(shù)對(duì)表面摩擦阻力的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 柔性非光滑表面減阻機(jī)理分析
    5.1 流場(chǎng)速度分布分析
        5.1.1 速度分布云圖分析
        5.1.2 速度矢量分布圖分析
    5.2 湍動(dòng)能分析
    5.3 壁面剪應(yīng)力分析
    5.4 變形分析
        5.4.1 材料對(duì)變形的影響
        5.4.2 厚度對(duì)變形的影響
    5.5 本章小結(jié)
第六章 半圓溝槽環(huán)形低速風(fēng)洞PIV試驗(yàn)
    6.1 環(huán)形低速風(fēng)洞
    6.2 粒子圖像測(cè)速系統(tǒng)
    6.3 試驗(yàn)準(zhǔn)備
    6.4 結(jié)果分析
    6.5 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)和展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間科研成果



本文編號(hào)：3894959