摘要：针对复杂地形低风速条件下,风力发电机叶片所受阻力增大导致气动性能降低等问题,以2.5 MW低风速风机叶片为研究对象,结合凸包非光滑表面减阻理论,对非光滑叶片减阻特性进行了研究。首先,定义了变异凸包的结构参数,确定了凸包模型的尺寸阈值,设计了4因素4水平的正交试验,得到了16组不同形状的变异凸包单元;其次,基于低风速工况分析,将变异凸包非光滑表面结构布置于叶片尾翼,利用Fluent软件对不同低风速工况下变异凸包非光滑叶片的减阻性能进行了数值仿真分析,对不同凸包结构参数对非光滑叶片减阻特性的影响进行了研究;最后,对变异凸包非光滑表面减阻的效果与作用机理进行了研究。研究结果表明:低风速条件下非光滑叶片最大减阻率为5.89%,影响叶片减阻性能的凸包主次参数为底面半径R、高度H、排列间隔D、顶点偏移距离L;变异凸包非光滑表面通过拟序结构改变了壁面剪切应力分布,有序的速度与压力梯度变化促进了边界层流体的流动,提升了低风速条件下叶片的减阻性能。

摘要：本文提出了底部排气弹减阻特性设计的一般原则与方法。给出了达到最优弹道性能设计的方法与约束条件。该方法对底排减阻特性研究与底部排气弹设计有较大的理论与实用价值。

摘要：逆向喷流是一种主动流动控制技术,具有减阻降热特性,可用于高超声速飞行器设计。以典型双锥导弹外形的球头、单锥、双锥(全弹)为研究对象,将喷流发生器和弹体固连,采用CFD方法对逆向喷流的减阻特性进行了数值研究,对比分析了喷流马赫数、喷流压比等参数对不同对象减阻效果的影响。结果表明:逆向喷流流场存在长、短射流穿透两种模态;球头在小压比长射流模态时的减阻效果最佳;单锥和双锥在大压比短射流模态时的减阻效果更好。存在一个最佳压比,使得逆向喷流的减阻效果最佳;喷流压力过大,减阻效果变差,甚至出现阻力系数不降反增情形。逆向喷流减阻效果对控制体选取敏感,若将逆向喷流对头部的减阻特性(超过40%)直接推广至飞行器整机(6%左右),评估结果过于乐观。综合最佳减阻效果、最佳喷流压比、流量与所需储气瓶体积等影响因素,工程应用时逆向喷流应优先选用声速喷流。

摘要：为研究水下航行体俯仰运动过程中,微气泡流形态及减阻特性的变化规律,采用自主设计的驱动装置、高速摄像系统和测力系统,在水洞中开展水下航行体俯仰运动微气泡减阻特性试验研究。基于该驱动装置,实现了航行体模型以正弦变化规律的角速度绕其头部转动;基于高速摄像系统,分析了微气泡流形态变化特性;基于测力系统,分析了俯仰运动过程中水下航行体流体动力特性及不同通气量下微气泡减阻特性变化规律。试验结果表明:较低通气量下,在水下航行体俯仰运动过程中,离散的微气泡始终均匀分布在航行体表面;随着通气量的增加,微气泡流密度逐渐增加,透明度逐渐降低,并最终融合成透明空泡;航行体俯仰运动过程中,其航行体轴向力系数和法向力系数基本呈正弦变化规律,且其周期与攻角变化周期基本同步;不同通气量下航行体轴向力系数的变化规律基本相同,均呈正弦变化规律,且随着通气量的增加,相同姿态下的航行体轴向力系数逐渐减低,并最终趋于恒定。

摘要：针对U型,V型,半圆型三种不同形状的随行波,对它们的湍流边界层减阻特性进行了研究。通过比较其粘性底层厚度,湍流强度,壁面剪切应力,摩擦阻力系数,得出:V型和U型湍流边界层阻力特性相似,且均优于半圆型随行波;U型随行波减阻效果比顶角角度较小的V型稍好,但是如果将V型顶角增大会得到更好的减阻效果。

摘要：以凹坑型非光滑车身尾部气动特性为研究对象,探讨了一种将参数化建模、CFD计算和数值寻优方法相结合的非光滑表面气动减阻优化方法。通过分析凹坑型非光滑单元矩形阵列的气动减阻效果,以矩形排布和非光滑单元体尺寸作为优化对象,采用拉丁超立方抽样方法进行试验设计选取样本点。利用CFD仿真得到样本点的响应值,根据响应值建立了Kriging近似模型。在验证了近似模型可信度的基础上,以近似模型为基础进行全局优化。优化结果表明:车辆尾部凹坑单元体矩形排布最大减阻率可达7.9%,较大程度地改善了空气动力学性能。研究结果为汽车非光滑表面减阻和优化提供了理论依据和参考。

摘要：为研究砂轮磨粒排布样式对磨削结构化沟槽表面的影响,使用叶序、错位和阵列3种磨粒有序化排布的砂轮磨削工件平面。首先,建立3种有序化排布的数学模型;其次,根据结构化沟槽表面减阻的特性参数,设计砂轮磨削参数,并使用MATLAB软件进行磨削运动仿真,将仿真结果与理论计算值进行比较;最后,使用磨削试验验证数学模型与仿真结果的可靠性。结果表明:3种磨粒排布有序化的砂轮均能磨削出微沟槽表面,此时相邻两行磨粒的轴向间距分别为0.04 mm(叶序排布)、0.40 mm(错位排布)和0.80 mm(阵列排布),对应的磨削深度均为0.050 0 mm;磨粒阵列和错位排布的砂轮磨削出的沟槽表面更加稳定,但沟槽的参数比未能达到0.200~1.000的要求;磨粒叶序排布的砂轮加工出的沟槽,能满足表面减阻特性的要求。

摘要：液滴微流控中芯片微通道的壁面润湿性是决定微滴生成的重要因素之一。为研究环烯烃共聚物芯片微通道表面润湿性对通道内微滴生成以及流体流动行为的影响,利用流体体积(volume of fluid,VOF)模型对聚焦流微通道中水和氟油两相流动行为进行数值模拟,并制备了接触角为30°、90°、120°梯度下的芯片微通道壁面开展实验研究,模拟与实验吻合良好。结果表明:在固定物性和结构参数下,壁面润湿性越弱,油包水微滴越容易形成,壁面的减阻特性随之增强,并且壁面的减阻特性导致90°比120°时微滴的生成频率低29.3%,直径增大8.3%;随着润湿性的增强,水相相对于氟油相的界面由凸变凹,30°时芯片生成微滴由油包水变成水包油;随着连续相毛细数(Ca)的升高,壁面润湿性对微滴生成的影响减小。

摘要：探索了利用iS IGHT软件对回转体脊状表面的脊状结构高度进行优化的方法,并对优化得出的高度与其他高度下各回转体脊状表面进行了数值模拟仿真,发现了高度对回转体脊状表面减阻效果的影响规律。针对回转体脊状表面的流场特性,在进行数值仿真时合理选择了计算流域、计算网格及边界条件。仿真结果表明:脊状结构高度h=0.017 mm时,减阻效果最好;在同一速度下,相对光滑表面而言,回转体脊状表面所受的压差阻力略有增大,但占总阻力份额80%以上的粘性阻力显著降低,从而形成减阻效果。

摘要：利用计算流体动力学的方法,对光滑表面MIRA阶梯背模型进行了外流场数值模拟与试验验证;根据仿生非光滑表面减阻理论,确定了凹坑型非光滑单元体的布置位置及尺寸,并对凹坑型非光滑单元体结构因素对减阻特性的影响进行仿真分析;并基于正交实验设计对凹坑型单元体的结构因素进行优化,仿真表明最优结构组合的减阻率可达10.54%;最后从压差阻力、诱导阻力和摩擦阻力3个方面对凹坑型非光滑单元体最优结构组合改进前后的减阻机理进行了对比分析,显著提高了车身的减阻效果。