减阻沟槽表面近壁湍流相干运动的实验研究

以光滑平板及间隔V型减阻沟槽面为研究对象,利用二维激光多普勒测速系统(laser doppler velocimetry,LDV),获得零压力梯度时光滑平板及沟槽板上部区域湍流边界层流场的流向和壁法向的湍流脉动分量.考察了沟槽对速度脉动的二阶及三阶相关统计参数的影响,并将这些相关量的变化情况与边界层中的相干运动相结合,由此来探讨沟槽面与湍流边界层之间的相互作用规律.

减阻沟槽表面对湍流边界层高阶矩特性的影响

以光滑平板及间隔V型减阻沟槽面为研究对象,利用二维LDV系统获得光滑平板及沟槽板上部区域湍流边界层流场的流动参数。通过象限分析法深入研究减阻沟槽表面湍流边界层中雷诺切应力的变化情况,着重考察沟槽面对湍流边界层高阶统计参数的影响,并将高阶统计参量同湍流边界层相干运动规律结合起来,由此来探讨沟槽面与湍流边界层之间的相互作用规律。结果表明,沟槽的存在抑制了整个近壁区低速条带的喷射运动,降低了y+<15区域内高速流体的下扫强度;雷诺切应力以及湍动能的法向输运主要是由喷射和下扫这两种运动来完成的,沟槽的存在削弱了雷诺切应力及湍动能的法向输运水平;沟槽的存在减小了y+<13区域内的流向速度脉动的偏斜因子与y+<3区域内流向速度脉动的平坦因子。

鲨鱼皮减阻结构的几何建模与数值分析

鲨鱼体表布满了盾鳞,盾鳞上的肋条状突起使鲨鱼皮成为一种沟槽型非光滑表面,沟槽结构具有极好的减阻效果,探究该结构的表面特征,将其应用于流体中工作的器械表面可达到很好的减阻节能效果。这种非光滑表面的横、纵截面轮廓曲线是决定其结构的主要因素,首先对这两条曲线进行曲线拟合,接着利用曲面重构原理对此沟槽结构进行数学建模,然后利用流体动力学分析软件对所重构的表面进行减阻效果的数值仿真,并从剪应力、应变、速度递减规律三个角度分析实验结果。分析结果显示:构建的新模型在以上三个角度的分析比较中均不同程度地显示出较好的减阻效果。研究结果可为沟槽减阻结构的设计提供理论依据,为研究和开发高效的仿生减阻表面提供参考。