【摘要】：船式拖拉機是中國特有的一種農業(yè)機械,其特殊的“浮滑式”工作原理可保護土壤硬底層,特別適用于我國南方復雜多變的水田環(huán)境。然而船式拖拉機作為農業(yè)動力裝備,船殼在水田的滑行阻力是作業(yè)需要克服的主要阻力。若能減小船殼的滑行阻力,可以提高工作效率,降低能耗。目前,非光滑表面減阻研究多見于在空氣和水介質中阻力特性,對于在非牛頓流體中的減阻特性研究較少。本文通過分析船式拖拉機非光滑表面船殼在非牛頓流體中的阻力特性,探究其減阻性能�；诂F(xiàn)有微觀尺寸非光滑表面結構在牛頓流體中減阻機理,設計船式拖拉機宏觀非光滑底板船殼,采用實驗測試、模擬仿真以及分析優(yōu)化相結合的研究思路,對船式拖拉機非光滑表面船殼在非牛頓流體中的減阻性能進行研究。首先建立船式拖拉機非光滑表面船殼流場仿真模型。根據(jù)泥漿流體的流變特性,利用實驗測量泥漿介質的流變特性參數(shù),然后根據(jù)邊界層厚度公式,估算非光滑表面結構尺寸。根據(jù)泥漿的流變參數(shù)、非光滑表面形態(tài)、船式拖拉機實際行駛條件和CFD仿真計算的原則,建立流域模型。然后對比仿真計算光滑表面船殼在水介質中的阻力與船舶阻力公式計算值,驗證流場仿真模型建立的準確性。其次,利用CFD軟件對各種不同形狀的非光滑表面船殼和光滑表面船殼在不同速度下進行數(shù)值模擬。通過對比非光滑底板船殼和光滑底板船殼摩擦阻力與壓差阻力大小,從摩擦阻力和壓差阻力形成原因分析非光滑表面的減阻或增阻機理,發(fā)現(xiàn)泥漿在宏觀非光滑表面邊界層附近發(fā)生分離,改變了流體的速度梯度,從而產生減阻效果。最后,基于非光滑表面船殼的減阻機理,運用正交因素分析法探究非光滑表面的形狀、尺寸等因素對非光滑表面船殼減阻效果的影響規(guī)律,并優(yōu)化了非光滑表面船殼的結構尺寸使船式拖拉機阻力最小。通過探究船式拖拉機非光滑表面船殼在泥漿介質中的減阻特性,本文設計的新型非光滑表面船殼最大減阻率可達12.95%。這表明本文的研究成果可極大地減少船式拖拉機作業(yè)成本,降低環(huán)境污染,也為其它水田農業(yè)動力裝備的節(jié)能減排、低阻高效性能優(yōu)化奠定了基礎。
【學位授予單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S219

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 金健;;淺析光滑表面的摩擦機理[J];物理教學;1986年11期

2 蔣筑英;;用軟X線散射測量檢查超光滑表面[J];光學機械;1980年06期

3 王景山;姚秀蘭;;用立體電子顯微術法測超光滑表面的微小形貌[J];光學機械;1985年02期

4 任露泉,叢茜,佟金;界面粘附中非光滑表面基本特性的研究[J];農業(yè)工程學報;1992年01期

5 龔再仲;馬文軍;;軟X射線散射法檢測超光滑表面粗糙度[J];光學機械;1991年01期

6 孫久榮;戴振東;;非光滑表面仿生學(Ⅰ)[J];自然科學進展;2008年03期

7 黃曉鴻;;用立體電子顯微術測量超光滑表面粗糙度[J];應用光學;1983年05期

8 ;用視頻為基礎的技術識別光滑表面[J];激光與光電子學進展;1997年03期

9 單宏宇;周宏;孫娜;佟鑫;任露泉;;仿生非光滑表面材料與鋁合金制件間的減黏[J];吉林大學學報(工學版);2008年02期

10 劉先蘭;屠家貴;金p明;;仿生非光滑表面技術在機械工程中的應用[J];新技術新工藝;2012年05期

相關會議論文 前7條

1 伍藝龍;田園;劉衛(wèi)國;杭凌俠;;等離子體超光滑表面加工過程中的發(fā)射光譜研究[A];2010年西部光子學學術會議摘要集[C];2010年

2 趙栩欣;歐忠文;莫金川;陳寒斌;許春霞;;超光滑表面加工技術進展評述[A];2011中國功能材料科技與產業(yè)高層論壇論文集（第三卷）[C];2011年

3 任露泉;王淑杰;韓志武;邱兆美;;植物孢粉壁非光滑表面結構特征及其仿生脫附機理[A];中國農業(yè)機械學會成立40周年慶典暨2003年學術年會論文集[C];2003年

4 周長海;任露泉;張銳;叢茜;;信鴿羽毛非光滑表面形態(tài)學分析[A];農業(yè)機械化與全面建設小康社會——中國農業(yè)機械學會成立40周年慶典暨2003年學術年會論文集[C];2003年

5 周長海;任露泉;張銳;叢茜;;信鴿羽毛非光滑表面形態(tài)學分析[A];中國農業(yè)機械學會成立40周年慶典暨2003年學術年會論文集[C];2003年

6 胡曉陽;劉民才;王健;;大口徑超光滑表面加工工藝[A];中國工程物理研究院科技年報（2000）[C];2000年

7 崔占榮;李建橋;李因武;;45鋼凹坑形表面與土壤摩擦阻力的試驗研究[A];農業(yè)機械化與新農村建設——中國農業(yè)機械學會2006年學術年會論文集（上冊）[C];2006年

相關重要報紙文章 前1條

1 本報記者 劉洪宇;動物不粘土的秘密[N];遼寧日報;2011年

相關博士學位論文 前7條

1 王淑杰;典型生物非光滑表面形態(tài)特征及其脫附功能特性研究[D];吉林大學;2006年

2 陶敏;凹坑形仿生非光滑表面減阻和遺傳優(yōu)化研究[D];吉林大學;2007年

3 陳莉;激光仿生非光滑表面熱作模具的磨料磨損性能研究[D];吉林大學;2007年

4 張成春;旋成體仿生非光滑表面流場控制減阻研究[D];吉林大學;2007年

5 宋娟娟;非光滑表面湍流減阻及流動控制研究[D];中國科學院研究生院（工程熱物理研究所）;2012年

6 田麗梅;空氣—旋成鈍體界面非光滑減阻的仿生研究[D];吉林大學;2005年

7 張富;彈性約束游離磨料超光滑表面加工技術的研究[D];吉林大學;2007年

相關碩士學位論文 前10條

1 范冬路;高壓海水軸向柱塞泵配流盤摩擦副仿生非光滑表面研究[D];燕山大學;2015年

2 代東順;非光滑表面流動減阻特性在離心泵上的應用研究[D];浙江工業(yè)大學;2015年

3 張占輝;仿生非光滑形態(tài)對摩擦磨損的影響機理研究[D];太原科技大學;2015年

4 沈磊;超光滑表面的積分散射測量儀器研究[D];南京理工大學;2016年

5 劉政;車身非光滑表面減阻與特征參數(shù)設計方法研究[D];湖南大學;2016年

6 朱勝偉;可控邊界流體拋光的數(shù)值模擬和試驗研究[D];浙江工業(yè)大學;2016年

7 林鵬哲;柔性非光滑表面耦合氣動減阻研究[D];浙江大學;2017年

8 王高波;船式拖拉機非光滑表面船殼減阻性能研究[D];湖北工業(yè)大學;2017年

9 王磊;仿生非光滑表面鑄鐵材料摩擦磨損性能的研究[D];吉林大學;2006年

10 田偉;激光仿生耦合非光滑表面模具與制件粘附機理的研究[D];吉林大學;2008年

，

本文編號：2580369