低雷诺数疏水圆柱绕流减阻机制研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yht_816
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
当滑移长度和流场的特征尺寸相近时,滑移长度对流场,如速度场、压力场会产生显著影响。对于两块无限大平行平板之间的层流流动,有滑移时阻力只跟粘性力直接相关,压力场只能通过速度场来影响壁面阻力。对于圆柱绕流,虽然压力场和速度场相互耦合,但由于壁面曲率导致的分离点变化,压力是构成流动阻力的一部分,且远大于粘性阻力。因此,滑移对圆柱减阻机制的研究就必须探讨压力对阻力的影响。  本文通过数值研究分析了圆柱滑移边界条件下的压力阻力和粘性阻力,发现随着雷诺数和滑移长度的增大,滑移对压力阻力的影响增大,甚至超过滑移对粘性阻力的影响;为了更进一步分析导致上述结果的原因,数值计算研究了圆柱壁面上局部压力阻力和粘性阻力的分布特性。结果表明,滑移使圆柱后端的压力提高,进而明显降低压力阻力。圆柱后端压力越高,阻力越小。研究中发现,圆柱后端的压力对滑移非常敏感,其原因就是滑移对圆柱后端流场的影响较大。滑移使得圆柱表面分离点向下游移动,且滑移越大,尾迹越稳定,压力损失越小。粘性阻力主要影响区域在圆柱前端,由于滑移对圆柱前端流场结构的改变并不大,因而对粘性阻力的影响具有一定相似性。  为了进一步分析圆柱壁面上压力分布起因,理论分析了壁面上涡量在径向方向的输运(a)ω/(a)r和流体沿壁面的对流作用uβ/r·(a)uβ/(a)β|wall对压力分布的影响。发现,在80°≤β≤120°这个区间内,涡量在r方向的输运(a)ω/(a)r随滑移长度的增大而增大,从而导致了压力的快速升高。这跟边界层分离点随滑移长度的增大而后移相关,这一区间是影响压力分布最为关键的一个区域。该区域正好临近或处在流动截面积(垂直于x轴界面)收缩,且在边界层分离之前,此时流动速度减小,压力增加;同时,压力云图显示滑移可以使得流场变得越来越稳定。此外,本文利用速度的波动情况去量化流场的稳定性,验证了上述结论。  滑移影响的本质以等同于圆柱壁面内缩,即由圆柱壁面变为椭圆柱壁面。对于有曲率的壁面,滑移导致的压力阻力变化决定了其减阻特性。
其他文献
建立了扁盒肋片式集热器的CFD模型,对集热器内部流体的流动与换热进行了数值模拟.搭建了太阳能光伏光热实验系统,进行了冬季实验测试.模拟结果与实验结果较吻合,验证了模型的
学位
纤维素酶是一种多组分复合酶系,一般由内切-β-1,4-葡聚糖苷酶、外切-β-1,4-葡聚糖苷酶和β-1,4-葡萄糖苷酶三种组分构成。纤维素酶自被发现以来就受到众多学者的青睐,主要是纤维素酶具有非常广泛的应用领域,如食品工业、纺织工业、畜牧业、能源等,但生产成本高限制了纤维素酶的工业化进程。提高纤维素酶产生菌的产酶能力和优化生产菌的产酶条件是提高酶产量、降低酶成本的重要途径。本文从自然界筛选产酶能力
本文通过对荣华二采区10
期刊
直接空冷机组具有明显的节水效果,已在我国富煤缺水地区的火力发电厂中得到广泛应用。但是,空冷机组也存在着一些问题亟需解决,例如,空冷单元散热器底部四角处的局部高温就是亟需解决的问题之一。类似这些问题直接影响着空冷机组的安全经济运行。因此,本课题的研究具有重要的实际意义。本文针对600MW直接空冷凝汽器空冷单元的典型结构,在空冷单元内部安装导流板,以降低散热器底部四角处的局部高温,从而改善空冷单元的流
增压直喷汽油机是未来汽油机发展的主要方向,其燃烧过程决定了发动机的热-功转换效率、燃烧效率、燃烧稳定性以及排放水平,从而直接影响发动机的整机性能。研究其缸内燃烧特性
焦炭在高炉炼铁中具有多种功能,因此焦炭的物理强度和化学性能对保证高炉顺行至关重要.CSR 和 CRI 是焦炭性能的重要指标,按 ASTM DS341/D 5341M规定,测量CRI时将焦炭与CO2在
期刊
Pre-Signal(前置两相信号灯)是在交叉路口信号灯之前增加设置一个特殊的信号灯,该信号灯有两个相位,分别为左转相位和直行相位。该信号灯使得到达交叉路口的左转车辆和直行车辆在