摘要：针对阻力过大给飞行器带来的设计难度和使用成本问题,调研分析了当前减阻技术的流动机理与应用现状。结果表明,在减小激波阻力方面,主要将强激波变成弱激波系,或者优化压力分布,使总压差阻力最小;在减小摩擦阻力方面,在层流区通过维持最大表面积的顺压梯度延迟转捩,而在湍流区通过改变表面几何形态或者在流体中添加大分子物质,减弱湍流强度,以上分析可为低阻力气动外形设计方法的建立和发展提供了参考。

摘要：现有超高声速飞行器预冷组合循环发动机空气预冷器内部一般由多组微细管束组成,工作过程中存在流致振动大、加工要求高等问题,因此,有必要对预冷器换热芯体进行改型设计,并对其开展进一步的流动换热研究。本文首先分析了基于仿生分形的预冷器换热芯体改型需求;然后梳理了仿蜂巢分形、树状分形与生物表面混合结构在新型预冷芯体强化换热上的应用,以及仿生物体凹凸表面结构、疏水结构在降低预冷芯体内通道表面流阻、抑制结霜上的应用,给出了3种可适用于空天领域的“筒状”仿生预冷换热芯体设计案例;最后总结并展望了仿生微通道换热结构与预冷器换热芯体设计结合的发展前景。

摘要：为了分析轴流式止回阀流阻性能,探究阀内结构优化设计方法,引入场协同原理,将该原理从层流推广至湍流.利用Fluent软件对2种不同型号(优化前、后)阀门的内流场进行数值模拟和流动场协同分析,得到压降、流速分布、流动场协同角余弦值分布和有效黏性系数.结果表明:优化后阀内流体的速度场与速度梯度场整体上的协同程度更差,有效黏性系数更小,减阻效果明显,能耗降低;通过对比分析流速分布和流动场协同角余弦值分布,还能从局部流动场协同的角度揭示流阻的变化机理.基于流动场协同原理在流动减阻研究中的优势,提出2种阀结构优化设计的思路.

摘要：为了分析流体流动过程,降低流动阻力,提出了流动速度与速度梯度在整个流动区域内协同的概念,认为流体在流动过程中所受的阻力不仅受流动速度和速度梯度的影响,同时也取决于它们之间的协同程度.在此基础上,提出了流体流动过程中的最小机械能耗散原理,认为在整个流动区域内,流动速度与速度梯度的协同程度越低,流体流动过程中的黏性耗散越小,流体阻力也越小.同时,根据最小机械能耗散原理,在一定约束条件下对黏性耗散函数求极值,获得了流体流动场协同方程,求解场协同方程获得了最佳流场,使流体在流动过程中的黏性耗散取最小值,流动阻力最低.最后,以并联管路的流量分配为例,根据最小机械能耗散原理对速度分配器进行了优化设计,降低流体在并联管路中的流动阻力.

摘要：为了研究超疏水表面形貌结构对其流动减阻的影响,设计了4种不同形貌的表面结构.针对超疏水表面的流动特点,建立微通道气-液两相流动的VOF(Volume of Fluid)模型,对超疏水表面在层流状态下的表面形貌结构对流动减阻的影响规律进行了研究.结果表明,超疏水表面的减阻效果随微凸起间距的增大而明显增大,而与微凸起高度的变化关系不大,且三角形和圆顶矩形微凸起结构表面比圆形和平顶矩形微凸起结构表面具有更好的减阻效果.