湍流邊界層溝槽結構和表面粗糙度影響機理的數(shù)值研究.pdf

1、隨著能源危機日益嚴重，湍流減阻技術逐漸受到了各國的重視，在眾多減阻技術中，溝槽面湍流減阻技術作為一種被動控制法，因其簡單、易行，減阻效果好，顯示出了巨大的應用前景。本文通過數(shù)值仿真的手段，研究了溝槽面的減阻機理和特性以及對葉片氣動性能的影響。另外，考慮到葉片表面粗糙度會對附近湍流邊界層產生不可忽視的影響，本文亦作了相關研究。
　　針對V形槽和梯形槽兩種典型溝槽面，本文基于Fluent流體動力學軟件，仿真計算了平板溝槽面附近的湍流場

2、。通過改變計算域入口的流量，獲得了兩種溝槽面的最大減阻率和對應的溝槽無量綱尺寸。在數(shù)值計算結果的基礎上，對兩種溝槽面的減阻性能進行了比較。然后從壁面切應力分布、近壁區(qū)流場特征、邊界層流動參數(shù)等方面分析了溝槽面湍流邊晃層流動特性和減阻機理。
　　在平板溝槽面仿真研究的基礎上，本文將減阻效果較優(yōu)的梯形溝槽面應用于rotor37壓氣機葉片表面上，研究其對葉片氣動性能的影響。通過葉片表面溝槽無量綱尺寸的分析，確定了合適的梯形槽尺寸和分布范

3、圍，建立了相應的溝槽葉片模型。然后通過仿真計算，驗證了將溝槽面應用于航空葉片表面的可行性，并對溝槽葉片壓力系數(shù)、摩擦系數(shù)、出口總壓損失等氣動參數(shù)的變化作了深入的分析。
　　此外，本文建立了單個rotor37葉片的有限元模型，并基于標準k-ε湍流模型和壁面函數(shù)法研究了粗糙度分布對葉片氣動性能的影響。為了方面研究，將葉片表面分為前、中、后三個區(qū)域，并假設其中一區(qū)域為粗糙面。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