本文關(guān)鍵詞：水下航行器減阻技術(shù)數(shù)值模擬及機(jī)理分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《武漢理工大學(xué)》 2009年

二維凹槽內(nèi)加機(jī)翼減阻效果的數(shù)值分析

孫小庚  

【摘要】： 當(dāng)今世界隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,不可再生能源迅速減少,不久的將來(lái)可能就會(huì)遇到能源危機(jī),怎樣提高能源的利用效率,降低能量損耗,已是科學(xué)領(lǐng)域研究的一個(gè)主要課題;從計(jì)算流體力學(xué)的角度開(kāi)展減阻方面的研究,有著重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 本文基于FLUENT軟件前處理模塊GAMBIT進(jìn)行幾何建模,構(gòu)建了平板、二維凹槽和二維凹槽內(nèi)加機(jī)翼三種模型,采用了非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格相結(jié)合對(duì)流動(dòng)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分,合理分布網(wǎng)格疏密。然后利用FLUENT為計(jì)算平臺(tái)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值模擬,數(shù)值模擬中采用了有限體積法對(duì)方程進(jìn)行離散,入口邊界條件采用velocity-inlet條件,出口邊界條件采用outflow條件,對(duì)近壁面處理采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù),湍流模型采用標(biāo)準(zhǔn)K-ε二方程模型,速度和壓力耦合采用Simple方法,并進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置,較好的模擬了平板、二維凹槽、二維凹槽內(nèi)加機(jī)翼的流場(chǎng),得到平板、平板開(kāi)槽、平板開(kāi)槽加機(jī)翼三種模型的摩擦阻力、速度矢量、壓力分布等流場(chǎng)信息。通過(guò)對(duì)比所得阻力結(jié)果探討了二維凹槽加機(jī)翼的減阻效果。并且進(jìn)一步對(duì)機(jī)翼在不同位置及不同機(jī)翼俯仰角狀態(tài)時(shí)進(jìn)行了數(shù)值模擬,對(duì)其結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,探討了隨著機(jī)翼放置位置以及機(jī)翼的俯仰角改變對(duì)減阻效果的影響。 本文較好地模擬了平板、平板開(kāi)槽、開(kāi)槽后加機(jī)翼的流場(chǎng),得到了壓力分布以及阻力系數(shù)變化曲線,模擬出了改變機(jī)翼和機(jī)翼的俯仰角后總阻力的變化,探討了加機(jī)翼后總阻力的變化規(guī)律。 通過(guò)對(duì)平板、平板開(kāi)槽、開(kāi)槽后加機(jī)翼進(jìn)行的數(shù)值模擬,以及對(duì)機(jī)翼擺放位置不同和改變機(jī)翼的俯仰角的進(jìn)行數(shù)值模擬和分析得出以下結(jié)論: (1)在平板開(kāi)槽后放入機(jī)翼,機(jī)翼可以產(chǎn)生反向的推力,從而使總阻力減小,起到減阻的作用。 (2)合理改變機(jī)翼的放置位置和俯仰角可以提高減阻效率。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：V211.41
【目錄】：

摘要4-5

Abstract5-9

第1章 緒論9-16

1.1 引言9-10

1.2 國(guó)內(nèi)外關(guān)于湍流減阻問(wèn)題的研究成果和現(xiàn)狀10-13

1.3 研究目的和意義13-14

1.4 論文的主要工作14

1.5 研究方法和內(nèi)容14-16

1.5.1 研究方法14-15

1.5.2 研究?jī)?nèi)容15

1.5.3 論文結(jié)構(gòu)安排15-16

第2章 控制方程和數(shù)值方法16-24

2.1 控制方程16-18

2.1.1 Navier—Stokes方程16-17

2.1.2 連續(xù)性方程17

2.1.3 RANS方程17-18

2.2 壁面函數(shù)法18

2.3 邊界條件18-19

2.4 數(shù)值方法19-21

2.4.1 網(wǎng)格生成19

2.4.2 分區(qū)網(wǎng)格19-21

2.5 方程離散21-22

2.6 求解方法22-23

2.7 小結(jié)23-24

第3章 FLUENT模擬技術(shù)24-30

3.1 CFD模擬的一般方法24

3.2 FLUENT模擬技術(shù)24-30

3.2.1 FLUENT簡(jiǎn)介24-25

3.2.2 Gambit簡(jiǎn)介25-27

3.2.3 FLUENT求解方法27-28

3.2.4 Fluent軟件的優(yōu)點(diǎn)28-30

第4章 二維凹槽內(nèi)加機(jī)翼減阻的數(shù)值模擬30-57

4.1 問(wèn)題的描述30

4.2 計(jì)算模型的構(gòu)建30-34

4.2.1 幾何模型31-32

4.2.2 網(wǎng)格劃分32-34

4.3 邊界條件的設(shè)定34-35

4.4 數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建35-36

4.4.1 湍流模型35-36

4.4.2 控制方程36

4.5 模型求解方法的確定36

4.6 求解36-37

4.6.1 控制方程的離散36-37

4.6.2 控制方程的求解37

4.6.3 壓力速度耦合方法37

4.7 迭代計(jì)算37-38

4.8 數(shù)值計(jì)算結(jié)果及分析38-43

4.8.1 速度矢量分布38-40

4.8.2 減阻效果分析40-43

4.9 調(diào)整參數(shù)后減阻效果分析43-57

4.9.1 機(jī)翼相同俯仰角在不同位置的減阻效果分析43-46

4.9.2 機(jī)翼旋轉(zhuǎn)不同角度減阻效果分析46-56

4.9.3 結(jié)論56-57

第5章 結(jié)論和展望57-59

5.1 結(jié)論57

5.2 研究展望57-59

參考文獻(xiàn)59-63

致謝63-64

攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文情況64

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【引證文獻(xiàn)】

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8 禹營(yíng);汪家道;陳大融;;超疏水表面在減阻中的應(yīng)用[A];2006全國(guó)摩擦學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（一）[C];2006年

9 陳皓生;陳大融;汪家道;;聚氧乙烯水溶液中表面溝槽走向?qū)p阻效果的影響[A];第六屆全國(guó)表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

10 王志高;何成連;;減阻是水泵節(jié)能的有效措施[A];2008中國(guó)水力發(fā)電論文集[C];2008年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 袁瑞華;[N];延安日?qǐng)?bào);2009年

2 劉登良;[N];中國(guó)化工報(bào);2003年

3 特約記者 顧定槐;[N];中國(guó)化工報(bào);2010年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 傅鑫;一種基于低溫等離子體的流動(dòng)控制技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2007年

2 朱蒙生;管流添加劑減阻的實(shí)驗(yàn)與機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

3 黃微波;水下航行器噴涂聚脲柔性涂層的制備及減阻性能的研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2007年

4 顧春元;石油儲(chǔ)層微孔道納米減阻機(jī)理研究[D];上海大學(xué);2008年

5 王京春;基于昆蟲(chóng)刺吸式口器的仿生耦合無(wú)痛注射針頭的研究[D];吉林大學(xué);2008年

6 李國(guó)平;油氣減阻劑若干關(guān)鍵問(wèn)題的理論研究與應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)[D];山東大學(xué);2006年

7 張成春;旋成體仿生非光滑表面流場(chǎng)控制減阻研究[D];吉林大學(xué);2007年

8 孫明禮;磁性液體粘性減阻的實(shí)驗(yàn)研究[D];北京交通大學(xué);2008年

9 陳耀慧;翼型繞流的電磁力控制[D];南京理工大學(xué);2009年

10 賈力平;空化器誘導(dǎo)超空泡特性的數(shù)值仿真與試驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 徐瓊霞;運(yùn)輸船舶氣泡潤(rùn)滑減阻技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

2 侯智敏;水下航行器低表面能涂層減阻研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

3 周小康;定向碳納米管薄膜的熱CVD制備及其對(duì)微流體的減阻研究[D];江蘇大學(xué);2007年

4 馬慶磊;導(dǎo)葉式旋風(fēng)管排氣芯管內(nèi)流動(dòng)減阻的實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)石油大學(xué);2007年

5 楊鵬;氣泡船三維粘性繞流的數(shù)值模擬[D];武漢理工大學(xué);2008年

6 谷松濤;基于昆蟲(chóng)刺吸式口器的仿生注射器研究[D];吉林大學(xué);2008年

7 王國(guó)華;溝槽壁面湍流邊界層減阻機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2007年

8 張彬;溝槽壁面湍流邊界層減阻機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2007年

9 劉博;快速鯊魚(yú)盾鱗肋條結(jié)構(gòu)的表征及其減阻仿生學(xué)初步研究[D];青島科技大學(xué);2008年

10 程亮;周期電磁力對(duì)流體邊界層控制的研究[D];南京理工大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：水下航行器減阻技術(shù)數(shù)值模擬及機(jī)理分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：226473