摘要：海豚特殊的皮肤结构具有减阻功能,模仿其结构,设计了一种具有实际工程应用价值的仿生耦合功能表面,将其应用到离心式水泵的叶轮表面,进行水泵增效试验研究。研究结果表明:这种仿生耦合功能表面可提高离心式水泵效率3%及以上;仿生耦合功能表面面层材料的硬度对水泵的效率影响显著。分析认为其增效机制主要在于:表面面层材料与基底材料仿生结构的耦合变形降低了叶轮流道壁面的摩擦力及吸收流体介质对叶轮进、出口湍动能的方式实现对流体介质的控制,从而降低离心泵水力损失,实现增效。

摘要：通过研究水生生物在流体介质运动中,皮肤可随着流体载荷的变化而发生动态变化,并与皮下组织特有的非光滑结构形成动态耦合,形成具有特定功能的表面的现象,并依据仿生学相似原理,提出一种形态/柔性材料二元耦合功能表面设计的新思想,称之为仿生耦合功能表面(BCFS),该功能表面由不同属性的双层材料构成,利用面层材料的弹性变形以及面层材料与基底材料表面上仿生非光滑结构的耦合,对流体进行主动控制,实现增效减阻功能。探索了将这种仿生耦合功能表面(BCFS)在典型流体机械-泵上面的实现方法,并以效率为目标,进行了仿生耦合功能表面增效减阻功能的试验,试验结果表明,采用这种耦合功能表面的仿生耦合水泵,效率提高了5%以上。

摘要：模拟海豚镶嵌式皮肤结构,设计一种仿生耦合功能表面。利用ANSYS-Workbench软件对镶嵌式仿生耦合功能表面进行双向流固耦合计算,流体计算采用CFX下的标准k-ε湍流模型,固体计算采用Transient structural。模拟结果表明,耦合功能表面湍动能、表面速度明显降低,表面柔性材料产生位移变形。模拟结果表明,表面柔性材料通过变形与基底刚性材料耦合,通过对流体介质的顺应实现对流体介质的控制;通过表面材料的弹性变形吸收部分能量,有效降低了流体介质的湍动能,避免了流固交界面能量过分交换而带来的能量损失。