脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)對(duì)翼型流動(dòng)及噪聲特性的影響研究.pdf

1、脊?fàn)畋砻鏈p阻作為仿生減阻的重要技術(shù)之一，以其低能耗和減阻效果明顯而著稱(chēng)，是一種高效、實(shí)用的邊界層減阻技術(shù)。目前，該技術(shù)在航海、交通工具、航空航天、流體機(jī)械、油氣輸運(yùn)、體育、醫(yī)療等領(lǐng)域得到了較為廣泛應(yīng)用。
　　本文通過(guò)數(shù)值模擬的方法，以三維槽道為研究對(duì)象，研究在不同速度下脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)頂角β對(duì)流動(dòng)阻力的影響。該部分從脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)對(duì)局部壓力的影響入手，逐步分析脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)對(duì)近壁面速度分布、速度梯度分布、壁面剪切應(yīng)力分布、摩擦阻力系數(shù)等基本流動(dòng)參數(shù)影

2、響，得到不同工況下的減阻效果。為了對(duì)減阻效果進(jìn)行更好的解釋?zhuān)芯苛思範(fàn)罱Y(jié)構(gòu)對(duì)法向速度脈動(dòng)、流向渦的影響，從渦結(jié)構(gòu)的角度對(duì)減阻機(jī)理進(jìn)行探索分析。結(jié)果表明：溝槽內(nèi)形成的漩渦結(jié)構(gòu)可以有效的減小脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)布置區(qū)域速度梯度和壁面剪切應(yīng)力，最終減小摩擦阻力。脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)頂角β=90°，25m/s的速度下取得的最大減阻率為9.71％。在脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)布置的區(qū)域，流向渦的渦頭上揚(yáng)的角度變大，致使由流向渦引起的“上揚(yáng)”和“下掃”事件減弱，有效的減小了摩擦阻力。此外，

3、脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)布置區(qū)域流向渦的失穩(wěn)破碎明顯；流經(jīng)脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)段后，流向渦的空間密度分布顯著減小，這個(gè)可能是因?yàn)榧範(fàn)罱Y(jié)構(gòu)影響了y+在20-60范圍內(nèi)自維持過(guò)程中流向渦的再生，同樣達(dá)到了減小壁面的摩擦阻力的效果。
　　在得到脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)減阻機(jī)理后，本文研究了脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)布置位置和壓力梯度對(duì)NACA0018翼型流動(dòng)及噪聲特性的影響。主要分析了脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)對(duì)翼型邊界層速度分布、尾跡速度分布、表面壓力系數(shù)、升阻比的影響，并且通過(guò)熵產(chǎn)分析的方法研究了脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)對(duì)能量

4、耗散的控制作用，最后對(duì)監(jiān)視點(diǎn)處噪聲信號(hào)的時(shí)域和頻率進(jìn)行分析，研究了脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)對(duì)NACA0018翼型噪聲特性的影響。結(jié)果表明：α=6°攻角下，riblet-H脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)翼型可以有效的減小邊界層的分離區(qū)域，減小尾跡速度虧損，此外還可以提高翼型的升力系數(shù)，減少翼型阻力系數(shù)，24m/s的工況下升阻比相對(duì)光滑翼型而言提高了53.418%。在噪聲方面，riblet-H翼型模型有效的減少了0-3000Hz頻率范圍內(nèi)的噪聲。通過(guò)對(duì)漩渦結(jié)構(gòu)及熵產(chǎn)的分析發(fā)現(xiàn)，