二维非光滑凹坑面减阻性能数值仿真分析.pdf

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1、第26卷第1期系统仿真学报⑥VO1．26NO．12014年1月JournalofSystemSimulationJan．，2014二维非光滑凹坑面减阻性能数值仿真分析彭世冲，董彦非，阴小晖(南昌航空大学飞行器工程学院，南昌，330063)摘要：湍流减阻技术是美国NASA研究中心列出的21世纪航空关键技术之一。目前国内外仿生非光滑面减阻技术研究主要集中在沟槽减阻，对非光滑凹坑面减阻研究较少。为进一步分析凹坑面在空气介质中流动具有的减阻效果与减阻性能，用Fluent软件初步对二维凹坑面在空气介质中的流动进行了数值仿

2、真。发现由一系列半圆与闽膈纽成的凹坑面在来流进度为6m／s～15m／s对具有庭好的减胆效果，当速度为6m／s时，总减胆量最大可达到18．84％。粘性摩擦胆力减胆量达到19．98％。最后分析了该尺寸二维凹坑面减阻机理，认为凹坑结构能产生影响边界层的流动漩涡，减小了凹坑面附近的速度梯度，从而使表面摩擦阻力减小。关键词：减阻；凹坑；空气介质；摩擦阻力中图分类号：0357．1文献标识码：A文章编号：1004—731X(2014)01—0035．05NumericalSimulationandAnalysisofDrag

3、ReductiononDimpleConcave2DNon—SmoothSurfacePENGShi-chong,DONGYan-fei，gINXiao—hui(AircraftEngineeringSchool，NanchangHangKongUniversity，Nanchang330063，ChinaAbstract：Turbulentdragreductiontechnologyislistedasoneofthekeytechnologiesofthe21stcenturybyNASA．Inorder

4、tofurtheranalyzetheconcavesurfaceintheairmediumflowwiththedragreductioneffectanddragreductionperformance．2Dnon—smoothsurfacewithdimpleconcaveinairflowwasnumericallycomputedandsimulatedusingFLUENTsoftware．Comparedwiththesmoothsurface／lowfieldcomparison．thiski

5、ndofunsmoothsurfacefWnhdimpleconcav~hadagooddragreductionefect~Andithadthebestdrngreducingability(dragreductionamountto18．84／o)atavelocityof6m／s．ViscousfrictiondragreducedamounttoI9．98％．Thetheoryofthedragreductionwasfinallyanalyzed．Theresultsprovethattheconc

6、avestructurecaninfluencetheboundarylayerflowvortex．reducesthepitwallnearthevelocitygradient，SOthatthesurfacefrictionresistancereduction．Keywords：dragreduction；dimpleconcave：airmedium；frictionresistance行距离。当前，民机直接运营成本22％左右用于燃油开销，引言阻力降低l％可减少大约0．2％的直接运营成本，对应约1．

7、6减阻技术具有重要的经济意义、社会效益和军事价值，吨燃油的减少或增加约10位乘客l2]。其中湍流边界层控制具有广阔的发展潜力。飞行器低速飞行时，摩擦阻力约占减阻技术一直是国内外研究者关注的热点问题。并己被美总阻力的50％；降低飞行阻力意味着油耗下降、速度提高、国NASA研究中心列为21世纪的航空关键技术之一_2J。航程增加，是降低成本、增加燃油利用率的重要途径_lJ。目前减阻技术主要有仿生非光滑表面减阻、微气泡减据估计，降低1％的阻力，可大约提高10％的有效负荷或飞阻、涂层减阻、聚合物减阻等【3J。这些技术主要

8、是通过对湍流结构进行有效干扰，改变边界层内湍流结构，控制湍收稿日期：2012—07．11修回日期：2012—10．22流动能损耗，最终实现减阻目的。在各种减阻技术中，仿基金项目：江西省研究生创新专项基金(YC2011-S096)，航空科学基金生非光滑表面减阻因能源损耗低，减阻效果显著及简单易(2011ZA56001)作者简介：彭世冲(1986．)，男，山东省l临朐县人，硕士生，研究方向