仿生非光滑減阻表面的設計制造及減阻技術的若干研究.pdf

1、近年來，隨著能源需求的增加以及對環(huán)境保護的要求，如何尋求一種既高效又環(huán)保的減阻方法成為各國學者研究的熱點問題。本文所做的是仿生學非光滑表面減阻技術的研究，將生物體表面的非光滑結構抽象為凹坑形，并將凹坑單元采用葉序理論進行排布，對葉序排布凹坑表面應用于空氣介質(zhì)的減阻性能進行了研究。本文主要的研究工作如下:
　　分析植物組織的生長特點，得到按照植物葉序生長規(guī)律的曲線，應用最小二乘原則將葉序生長規(guī)律曲線與旋成體二次曲面的母線方程擬合，得

2、到影響葉序排布方式的相關參數(shù)，結合工程實際，設計出了符合葉序排布規(guī)律的凹坑表面。
　　采用ANSYSFLUENT對所選定的旋成體表面不同位置的葉序排布凹坑表面的減阻效果進行了數(shù)值模擬計算，仿真結果表明，尾部采用葉序排布凹坑的旋成體表面能夠取得更好的減阻效果;在相同的仿真條件下對平行排布的凹坑表面、交錯排布凹坑的表面以及按照不同生長系數(shù)的葉序排布凹坑表面的減阻效果進行了比較，仿真的結果表明，按照葉序排布的凹坑表面所達到的減阻效果要好

3、于其他兩種排布方式的表面;最后，分析了凹坑單元的尺寸對減阻效果的影響，得到了在所選擇的旋成體表面布置葉序排布凹坑單元能夠減阻的凹坑尺寸范圍;最后，通過極差分析法對影響旋成體減阻效果的因素進行分析，得到了具有最佳減阻效果的參數(shù)組合，按照該組合排布的旋成體表面達到的最大減阻率達到3.8％。
　　通過對葉序排布凹坑形表面對旋成體近壁區(qū)流動的影響可以發(fā)現(xiàn)，葉序排布凹坑表面可以使近壁面氣體的速度梯度降低，并且由于凹坑內(nèi)部旋轉(zhuǎn)氣流形成的“滾珠