柔性覆层槽道湍流的数值研究

来源 :清华大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:maxine1234
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
自然界和工程领域的流动大多处于湍流状态,而湍流带来的高摩擦阻力一直是困扰人们的难题,研究湍流减阻对于减少能源消耗、环境保护等意义重大。利用柔性覆层进行湍流减阻的研究起源于人们对于海豚表皮的仿生研究。相比于主动控制,虽然减阻的效果差一点,但柔性覆层减阻不需要能量的额外输入,亦不用考虑安装传感器等目前技术条件下很难实现的问题,因而受到了人们的重视。目前柔性覆层延缓流动转捩的作用已接近应用阶段,但其对充分发展湍流的减阻作用尚未得到完全的证实。本文通过改进计算程序,对Re=2000,计算域为0.8π H×2H×0.8πH(H为半槽宽)的槽道湍流进行了直接数值模拟。其中,槽道的下壁面为各向同性的粘弹性柔性覆层,以壁面脉动压力驱动覆层运动,另一方面,以覆层速度作为槽道下壁面的基本边界条件。主要工作如下:1.改进了现有的程序。在原有的时间分裂-谱方法的槽道程序基础上,为减小残余散度,将时间积分改为基于Hodge分解定理的投影法,使得数值计算结果精确满足散度为0的条件。由于以壁面压力脉动作为驱动覆层运动的载荷,为准确计算压力,法向改用交错网格和二阶有限差分方法。2.通过对柔性覆层的动力学分析和柔性覆层湍流的直接数值模拟了考察了柔性覆层取周期边界、固支边界及简支边界等的影响。发现不同边界的影响主要体现在对柔性覆层变形量的限制,没有发现边界的反射作用引起的覆层法向速度和近壁处脉动压力的相关的显著变化。3.考察了柔性覆层参数的影响。发现除减小阻尼的一组覆层参数有较大的增阻外,其它各组对湍流场的摩擦阻力的影响都很小。在覆层的动力学分析中,相对于参照组,在参数变换倍数相同时,减小覆层表面张力系数所引起的变化远大于改变其它参数。而在耦合计算中,这种差距被大大削弱。耦合中,阻尼改变引起的变化最大。且在其它参数的改变对于各种统计量的影响很小的情况下,造成近壁处脉动涡量、脉动压力、湍流产生项等的较大变化,壁面处压力脉动和法向速度的相关也出现较大的变化。
其他文献
石油是世界上最重要的能源之一。石油资源的勘测和开采从地球浅层发展到地层深处和海洋,对其中钻探与开采系统提出新的要求,特别是其通讯系统已经远远不能满足未来钻探开采的自动化、智能化与无人化要求。目前石油钻井井下通讯系统存在两个主要问题,第一个问题是信息无线传输速度太慢,贝克休斯设计的泥浆脉冲系统传输速率约为40 bps/s,斯伦贝谢的Anadrill系统传输速率约为12 bps/s,本文设计的井下无线
机器排序问题是运筹学的一个研究热点,它在应用数学、计算数学、系统工程、自动化管理等领域有着广泛地应用。在传统的机器排序问题模型当中,工件在机器上的加工时间往往被理解为随机变量,目标函数被设计成一些与概率测度相关的指标函数。由于一些现实问题中缺少足够的统计数据对随机加工时间进行研究,许多学者把工件在机器上的加工时间视为模糊变量,并将模糊集理论引入到机器排序问题当中。但是,对于现实生活中的很多主观不确
错觉轮廓(Illusory contour,IC)感知和对称性感知是人类对外部世界感知的两个重要过程,一直是认知心理学的研究热点。前人已经从低水平刺激特征对两个感知过程的影响方面展开了大量研究,但很少考虑中高级刺激在感知过程中的影响。本课题选择IC和对称性分别作为彼此感知过程中额外的中高级刺激特征,研究两个感知过程的认知心理机制,重点探讨两者的相互影响及感知顺序。本研究设计了一种较为新颖的包含IC
随着计算机技术的高速发展,诸如人脸识别、位姿估计等图像分析算法已广泛应用于生活。然而,在各算法研究过程中,往往都需要开发一套专用的配套系统,用于模型推理以及结果可视化等展示,使得其时间、成本均大大增加。本文以通用图像分析工具为研究课题,为快速开发上述配套系统提供有效支持。首先,设计实现了一个通用图像分析工具,以SSM为后端框架实现软件逻辑控制,以Vue.js为前端框架实现可视化操作界面,使用MyS
With the emergence of new communication technologies, advertising creativity is gradually breaking the framework limitations of traditional advertising design. At present, in the new media environment
非正交多址接入(NOMA)技术可以利用相同的传输资源(时间,频谱和空间等)同时为多个用户提供服务,因此它可以实现比传统正交多址(OMA)技术更高的频谱效率和更大的系统容量,目前已被广泛认为是未来无线电接入网络的关键解决方案。传统的NOMA系统通常将OFDM作为多载波方案,但这种方案存在高峰值平均功率比以及采用循环前缀降低了频谱效率这两大缺陷。为解决这些问题,小波调制被引入NOMA系统中,但基于小波
在信息时代,随着网络用户及网络需求的飞速增长,数据中心业务海量增长,网络一旦发生故障将会导致不可估量的业务损失,中断时间越长,损失越严重,因此,数据中心网络连接故障的快速恢复技术成为研究热点。现有基于SDN架构下链路故障恢复技术都需要控制信号来驱动SDN交换机恢复故障,需要至少两次南向接口通信,使得系统发现和恢复链路故障时间过长。而基于数据信号驱动系统恢复链路故障的方法,节省了南向接口通信时间。现
科技的进步离不开高精度工具、仪器的配合,部分器件在制造时可能存在制作不达标的问题,或有的设备在使用一段时间后出现磨损、变形,为能够更好更安全的使用这些设备需要对其进行测量。线结构光三维测量技术有着非接触、精度高等优点,在各领域有着广泛应用,因此对线结构光测量技术的研究也尤为重要。目前线结构光三维测量的扫描方式在测量不便移动的物体内壁时有一定局限性,本文提出自旋转式线结构光三维测量系统,可以通过对线
由于有机发光二极管的科研价值和经济效益逐步上升,电流-电压关系作为描述有机发光二极管电学性质的一个非常重要的物理因素,对其进行深入研究也显然是必要的。所以本文对有机发光二极管的电流-电压关系进行了研究。本文的主要内容为:介绍了与有机发光二极管电流-电压相关的理论基础,如漂移扩散方程、漂移电流、扩散电流、玻耳兹曼统计、费米统计、爱因斯坦关系等。在漂移扩散方程的基础上,对有机发光二极管电流-电压公式进
学位