湍流邊界層溝槽結(jié)構(gòu)和表面粗糙度影響機(jī)理的數(shù)值研究.pdf

1、隨著能源危機(jī)日益嚴(yán)重，湍流減阻技術(shù)逐漸受到了各國(guó)的重視，在眾多減阻技術(shù)中，溝槽面湍流減阻技術(shù)作為一種被動(dòng)控制法，因其簡(jiǎn)單、易行，減阻效果好，顯示出了巨大的應(yīng)用前景。本文通過(guò)數(shù)值仿真的手段，研究了溝槽面的減阻機(jī)理和特性以及對(duì)葉片氣動(dòng)性能的影響。另外，考慮到葉片表面粗糙度會(huì)對(duì)附近湍流邊界層產(chǎn)生不可忽視的影響，本文亦作了相關(guān)研究。
　　針對(duì)V形槽和梯形槽兩種典型溝槽面，本文基于Fluent流體動(dòng)力學(xué)軟件，仿真計(jì)算了平板溝槽面附近的湍流場(chǎng)

2、。通過(guò)改變計(jì)算域入口的流量，獲得了兩種溝槽面的最大減阻率和對(duì)應(yīng)的溝槽無(wú)量綱尺寸。在數(shù)值計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)兩種溝槽面的減阻性能進(jìn)行了比較。然后從壁面切應(yīng)力分布、近壁區(qū)流場(chǎng)特征、邊界層流動(dòng)參數(shù)等方面分析了溝槽面湍流邊晃層流動(dòng)特性和減阻機(jī)理。
　　在平板溝槽面仿真研究的基礎(chǔ)上，本文將減阻效果較優(yōu)的梯形溝槽面應(yīng)用于rotor37壓氣機(jī)葉片表面上，研究其對(duì)葉片氣動(dòng)性能的影響。通過(guò)葉片表面溝槽無(wú)量綱尺寸的分析，確定了合適的梯形槽尺寸和分布范

3、圍，建立了相應(yīng)的溝槽葉片模型。然后通過(guò)仿真計(jì)算，驗(yàn)證了將溝槽面應(yīng)用于航空葉片表面的可行性，并對(duì)溝槽葉片壓力系數(shù)、摩擦系數(shù)、出口總壓損失等氣動(dòng)參數(shù)的變化作了深入的分析。
　　此外，本文建立了單個(gè)rotor37葉片的有限元模型，并基于標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型和壁面函數(shù)法研究了粗糙度分布對(duì)葉片氣動(dòng)性能的影響。為了方面研究，將葉片表面分為前、中、后三個(gè)區(qū)域，并假設(shè)其中一區(qū)域?yàn)榇植诿?。然后從葉片等熵效率、總壓比、激波位置、尾跡損失等方面分析了葉片