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仿生表面微结构减阻优化及机理研究综述 被引量:16
1
作者 王政 李田 +1 位作者 李明 张继业 《河北科技大学学报》 CAS 2017年第4期325-334,共10页
介绍了自然界中几种较为典型的非光滑结构表面生物,阐明了合理表面微结构可以改变近壁区湍流结构的规律,针对表面微结构的类型、减阻研究实例、减阻机理和减阻应用等4个方面进行了评述,提出了沟槽扩展类型,并指出减阻机理研究应拓展至... 介绍了自然界中几种较为典型的非光滑结构表面生物,阐明了合理表面微结构可以改变近壁区湍流结构的规律,针对表面微结构的类型、减阻研究实例、减阻机理和减阻应用等4个方面进行了评述,提出了沟槽扩展类型,并指出减阻机理研究应拓展至复杂形态结构。分析表明:微结构类型对减阻效果有较大影响,减阻优化及其机理研究是仿生表面微结构减阻工作的重点,仿生表面微结构减阻优化可进一步提高节能降耗的效率,在飞行器、高速列车、汽车等工程领域具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 仿生学 表面微结构 减阻 湍流结构 气动阻力
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沟槽面湍流边界层减阻的TRPIV测量 被引量:16
2
作者 李山 杨绍琼 姜楠 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期183-192,共10页
采用高时间分辨率粒子图像测速技术对沟槽壁面平板湍流边界层速度矢量场的时间序列及其统计量进行了实验测量,讨论了在同一来流速度下沟槽壁面对平均速度剖面﹑雷诺切应力及湍流强度的影响.用流向速度分量的多尺度空间局部平均结构函数... 采用高时间分辨率粒子图像测速技术对沟槽壁面平板湍流边界层速度矢量场的时间序列及其统计量进行了实验测量,讨论了在同一来流速度下沟槽壁面对平均速度剖面﹑雷诺切应力及湍流强度的影响.用流向速度分量的多尺度空间局部平均结构函数辨识壁湍流多尺度相干结构,用条件采样和相位平均技术提取壁湍流多尺度相干结构喷射和扫掠事件的脉动速度、展向涡量的二维空间拓扑形态.结果表明,与同材料光滑壁面对比,沟槽壁面实现了10.73%的摩阻减小量;沟槽壁面湍流边界层湍流强度及雷诺切应力皆比光滑平板湍流边界层对应统计量小,说明沟槽壁面有效降低了湍流边界层内流体的脉动.通过比较壁湍流相干结构猝发事件各脉动速度分量与展向涡量的空间分布特征,肯定了沟槽壁面的减阻效果,发现沟槽壁面通过抑制相干结构猝发事件实现减阻. 展开更多
关键词 湍流边界层 沟槽壁面 减阻 相干结构 多尺度空间局部平均结构函数 高时间分辨率粒子图像测速
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沟槽面在湍流减阻中的技术研究及应用进展 被引量:15
3
作者 王树立 史小军 +2 位作者 赵书华 刘强 王海秀 《西南石油大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期146-150,共5页
针对长输管道中存在的能源消耗问题,分别从湍流边界层流动特性、拟序结构、条带结构、转捩等方面归纳了沟槽面湍流减阻的国内外研究现状,讨论了沟槽的几何形状和尺度、流场压力梯度、沟槽面放置方式对沟槽减阻效能的影响。对沟槽面的减... 针对长输管道中存在的能源消耗问题,分别从湍流边界层流动特性、拟序结构、条带结构、转捩等方面归纳了沟槽面湍流减阻的国内外研究现状,讨论了沟槽的几何形状和尺度、流场压力梯度、沟槽面放置方式对沟槽减阻效能的影响。对沟槽面的减阻机理进行了综述,分析了存在的问题。指出需要利用先进的实验技术如PIV等图像处理手段,并结合计算流体力学软件对湍流边界层的瞬时流场进行研究,以找出沟槽面湍流减阻的机理。数值模拟了在平板中部横向布置的下凹沟槽的流场情况,得到了一种小涡流动结构,同时验证了这种结构在减阻中的作用,阐述了对减阻的另一种认识,并对沟槽面湍流减阻技术及其工业利用进行了展望。 展开更多
关键词 沟槽面 湍流减阻 拟序结构 条带结构 Phoenics 流场
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沟槽面在湍流减阻中的应用 被引量:10
4
作者 赵志勇 董守平 《石油化工高等学校学报》 CAS 2004年第3期76-79,共4页
对近些年来的沟槽面湍流减阻技术的工业应用方向 ,沟槽的几何形状和尺度、流场压力梯度、沟槽面放置方式对于沟槽减阻效能的影响 ,沟槽面对于湍流边界层流动特性的影响 ,沟槽面的湍流减阻机理几方面研究进展进行了综述。从湍流拟序结构... 对近些年来的沟槽面湍流减阻技术的工业应用方向 ,沟槽的几何形状和尺度、流场压力梯度、沟槽面放置方式对于沟槽减阻效能的影响 ,沟槽面对于湍流边界层流动特性的影响 ,沟槽面的湍流减阻机理几方面研究进展进行了综述。从湍流拟序结构理论出发提出 :具有减阻效应的沟槽面不但能通过控制低速制条带间距来降低湍流“猝发”频率 ,而且在“猝发”后的高速“下扫”过程中因其几何结构使藏在槽内的安静流体避免或部分避免因高速“下扫”而“诱导”出较大速度剪切层 ,从而实现减阻。同时指出需要利用先进的实验技术如PIV等图像处理手段并结合直接数值模拟对湍流边界层的瞬时流场进行研究 ,以其找出湍流边界层的流动结构及其运动规律。 展开更多
关键词 沟槽面 湍流减阻 湍流边界层 湍流拟序结构
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Drag reduction in ultrahydrophobic channels with micro-nano structured surfaces 被引量:11
5
作者 LU Si YAO ZhaoHui +1 位作者 HAO PengFei FU ChengSong 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS 2010年第7期1298-1305,共8页
A series of experiments have been performed to demonstrate the significant drag reduction of the laminar flow in the ultrahydrophobic channels with dual-scale micro-nano structured surfaces.However,in previous experim... A series of experiments have been performed to demonstrate the significant drag reduction of the laminar flow in the ultrahydrophobic channels with dual-scale micro-nano structured surfaces.However,in previous experiments,the ultrahydrophobic surfaces were fabricated with micro-structures or nano-structures and the channels were on the microscale.For the drag reduction in macro-scale channels few reports are available.Here a new method was developed to fabricate ultrahydrophobic surfaces with micro-nano hierarchical structures made from carbon nanotubes.The drag reductions up to 36.3% were observed in the macro-channels with ultrahydrophobic surfaces.The micro-PIV was used to measure the flow velocity in channels.Compared with the traditional no-slip theory at walls,a significant slip velocity was observed on the ultrahydrophobic surfaces. 展开更多
关键词 ultrahydrophobic surfaces hierarchical structure laminar flow drag reduction velocity slip
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基于仿生的非光滑表面防污减阻技术发展现状分析 被引量:12
6
作者 王雄 白秀琴 袁成清 《船舶工程》 北大核心 2015年第6期1-5,79,共6页
基于船舶防污减阻的必要性,从仿生角度出发,介绍了仿生表面防污减阻这种新型环境友好型防污方法。重点分析了鲨鱼、海豚、贝壳和甲鱼壳等仿生原型的表面微结构,探索了这些生物表面微结构的防污减阻机理。基于生物表面微结构的防污减阻效... 基于船舶防污减阻的必要性,从仿生角度出发,介绍了仿生表面防污减阻这种新型环境友好型防污方法。重点分析了鲨鱼、海豚、贝壳和甲鱼壳等仿生原型的表面微结构,探索了这些生物表面微结构的防污减阻机理。基于生物表面微结构的防污减阻效应,阐述了现有的水生生物非光滑表面防污减阻技术,最后对仿生表面防污减阻方法进行了展望。 展开更多
关键词 仿生表面 防污 减阻 微结构 沟槽
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柔性壁面湍流边界层相干结构控制的实验研究 被引量:4
7
作者 王玉春 姜楠 +1 位作者 周兴华 舒玮 《实验力学》 CSCD 北大核心 2004年第1期45-50,共6页
本文利用热膜测速技术对刚性壁面和柔性壁面湍流边界层的流向速度分量进行了实验测量,首先研究了柔性壁面对平均速度分布和湍流度分布的影响,结果表明:柔性壁面的边界层速度分布在对数律层向上有所平移,缓冲层加厚,具有一般的壁面减阻特... 本文利用热膜测速技术对刚性壁面和柔性壁面湍流边界层的流向速度分量进行了实验测量,首先研究了柔性壁面对平均速度分布和湍流度分布的影响,结果表明:柔性壁面的边界层速度分布在对数律层向上有所平移,缓冲层加厚,具有一般的壁面减阻特征;而柔性壁的湍流度比刚性壁的湍流度要低,分布也更为平坦。然后综合运用自相关法和条件采样技术研究了湍流近壁区的相干结构,结果表明:刚性壁自相关曲线的第二峰值出现的时间比柔性壁的短,柔性壁的猝发频率比刚性壁的低许多。实验结果表明柔性壁面具有一定的减阻作用。 展开更多
关键词 柔性壁 相干结构控制 条件采样 热膜测速技术 湍流度分布 湍流边界层
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一维周期与准周期排列沟槽结构的流体减阻特性研究 被引量:9
8
作者 王晓娜 耿兴国 臧渡洋 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期246-253,共8页
本文设计了具有相同平均沟槽密度的三种排列类型的一维沟槽结构:密排列、周期间隔排列和两种准周期间隔排列,并采用数值模拟和实验验证相结合的方法研究了一维沟槽结构在不同排列下的流体减阻特性.模拟计算分析流场特征和总阻力,发现相... 本文设计了具有相同平均沟槽密度的三种排列类型的一维沟槽结构:密排列、周期间隔排列和两种准周期间隔排列,并采用数值模拟和实验验证相结合的方法研究了一维沟槽结构在不同排列下的流体减阻特性.模拟计算分析流场特征和总阻力,发现相对于密排列和周期间隔排列的沟槽结构,准周期间隔排列具有更好的减阻特性,并且这一结果得到减阻实验的验证.通过流场分布特性进一步分析沟槽结构的减阻机理.机理分析发现高速流在经一维准周期结构的扰动波调制后形成了准周期间隔排列的速度条纹相,这有效地抑制了大涡在流向和展向上的形成,从而实现较大幅度的减阻.同时对比分析沟槽排列结构调制展向涡和流向涡各自对流动减阻的贡献,结果表明,调制流向涡对减阻的作用更大. 展开更多
关键词 流体减阻 沟槽结构 准周期
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表面活性剂减阻水溶液突扩流的阻力特性 被引量:8
9
作者 蔡书鹏 汪志能 +1 位作者 段传伟 李丹 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期274-283,共10页
为揭示胶束水溶液突扩流的减阻特性,实验研究了质量分数为1×10^(-4),2×10^(-4)的十六烷基三甲基溴化铵水溶液通过管径比为1:1.52的突扩的流动阻力行为.实验结果表明,在直管段最大减阻率都可达到70%的两给定质量分数的胶束水溶... 为揭示胶束水溶液突扩流的减阻特性,实验研究了质量分数为1×10^(-4),2×10^(-4)的十六烷基三甲基溴化铵水溶液通过管径比为1:1.52的突扩的流动阻力行为.实验结果表明,在直管段最大减阻率都可达到70%的两给定质量分数的胶束水溶液,其突扩局部阻力系数,在较低雷诺数区域,较牛顿流体仅有10%~20%程度的降低,呈现局部低减阻特性;在较高雷诺数区域远大于牛顿流体,尤其当突扩进口流快失去减阻能力时,甚至接近牛顿流体的1.5倍,呈现明显的局部增阻行为.胶束水溶液减阻流,在突扩下游再次形成充分发展流所需的下游长度,远大于牛顿流体的7.8倍下游管径(45倍突扩台阶高度),流入突扩前完全失去减阻能力的质量分数为2×10^(-4)的胶束水溶液流,所需的突扩下游长度达到最大,约合158倍下游管径(920倍突扩台阶高度).通过胶束水溶液流变特性的实验分析认为,减阻水溶液突扩流的阻力行为与它的胶束网联结构的形成及松弛的时间特性密切相关. 展开更多
关键词 突扩 局部阻力系数 减阻 胶束网状结构 松弛
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外置转向架包覆对高速列车气动阻力影响 被引量:2
10
作者 邓海 丁艳思 +3 位作者 向南燊 项涛 张洁 梁习锋 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期26-37,共12页
转向架作为高速列车大面积裸露在外且外形复杂的运行部件受到列车底部气流的直接作用,区域气动外形结构对高速列车整车气动阻力具有重要影响。基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了轴箱外置式转向架不同包覆方式... 转向架作为高速列车大面积裸露在外且外形复杂的运行部件受到列车底部气流的直接作用,区域气动外形结构对高速列车整车气动阻力具有重要影响。基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了轴箱外置式转向架不同包覆方式对高速列车气动性能的影响。研究了转向架区域安装小裙板、半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板等5种方案下的高速列车气动性能,比较了不同方案下高速列车气动阻力的变化规律,阐明了高速转向架包覆方式对整车气动阻力、车底流动特性以及列车表面压力分布的影响。研究结果表明:随着转向架裙板包覆面积的增加,转向架腔后端板受到的气流冲击逐渐减弱,后端板上的正压分布降低,列车转向架区域周围的边界层厚度逐渐减小,转向架区域内的压力分布差异性逐渐减小,从而实现了列车整车气动阻力系数的降低。与小裙板模型相比,半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板模型的列车气动阻力系数分别降低了5.2%、8.65%、10.3%、11.1%。对于轴箱外置式转向架来说,全包裙板+大底板方案可有效改善转向架区域流场,降低整车气动阻力。研究得到的转向架包覆方式将为新一代高速列车气动减阻设计提供有利支撑,实现列车气动节能。 展开更多
关键词 轴箱外置式转向架 高速列车 包覆方式 气动减阻 流场结构
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用于固液界面减阻无氟超疏水表面制备新方法 被引量:7
11
作者 李思奇 刘晓为 +4 位作者 邱成军 李玲 张海峰 卜丹 林连冬 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期152-156,共5页
现阶段超疏减阻表面常用低表面能的氟化剂制备不绿色环保,为实现超疏水减阻表面的无氟化,提出一种可用于固液界面减阻的无氟铝合金超疏水表面制备新方法.首先,采用化学腐蚀技术在铝合金基底上快速制备微纳量级表面粗糙结构,再利用天然... 现阶段超疏减阻表面常用低表面能的氟化剂制备不绿色环保,为实现超疏水减阻表面的无氟化,提出一种可用于固液界面减阻的无氟铝合金超疏水表面制备新方法.首先,采用化学腐蚀技术在铝合金基底上快速制备微纳量级表面粗糙结构,再利用天然松香溶液和炭黑悬浊液进行表面修饰改性处理,替代传统氟化物.在表征上,分别采用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪和X射线能谱分析(EDS)来分别表征微观结构尺寸、表面润湿性和元素分析.通过不断优化表面结构和修饰溶液浓度,在铝合金样品上制备出接触角为155°,滚动角为1.38°处于Cassie模型状态的超疏水表面.结果表明:所构建的无氟超疏水表面经受80次浸没取出循环完整性良好,此外在速度为1.4 m/s连续水滴冲击3 h后仍保持良好的超疏特性;通过减阻冲刷实验装置测试,在0.5~3.5 m/s冲刷流速范围内,本方法制备的无氟超疏表面可达到20%~30%减阻率,从而验证了新方法在超疏减阻应用中的有效性.整个制备过程简单、成本低廉且无氟环保,利于规模化生产应用. 展开更多
关键词 无氟 超疏水 减阻 铝合金 微纳结构
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车身造型参数对凹坑型非光滑表面气动减阻影响研究 被引量:4
12
作者 杨易 宋宝军 +1 位作者 徐永康 聂云 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2015年第8期1267-1272,共6页
采用数值模拟和风洞试验相结合的方法,研究车身造型参数对非光滑表面气动减阻的影响。将凹坑型非光滑结构布置在国际标准汽车简化模型——Ahmed模型的不同位置,通过分析不同位置非光滑的减阻效果,确定添加非光滑表面的位置。探讨改变Ah... 采用数值模拟和风洞试验相结合的方法,研究车身造型参数对非光滑表面气动减阻的影响。将凹坑型非光滑结构布置在国际标准汽车简化模型——Ahmed模型的不同位置,通过分析不同位置非光滑的减阻效果,确定添加非光滑表面的位置。探讨改变Ahmed模型的后风窗角度、前端倒角和离地间隙情况下非光滑车身气动特性的变化规律,找出对于非光滑车身气动外形的最佳组合方案。结果显示,离地间隙的大小对非光滑减阻效果影响最大,改变离地间隙的模型比未改变离地间隙的非光滑表面Ahmed模型的气动阻力系数减小了4.3%。 展开更多
关键词 Ahmed模型 凹坑型非光滑表面 车身造型参数 数值仿真 气动减阻
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沟槽型微纳复合结构表面的制备与减阻性能研究 被引量:2
13
作者 张春来 张丽霞 +2 位作者 王潇 吴银涛 王波 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第12期235-239,共5页
沟槽微结构减阻与疏水表面减阻是两种有效的水下减阻技术。将两种典型的减阻技术进行联合协同,在聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)基底表面采用激光微刻方法构筑微米级沟槽结构,采用二步喷涂法先后在微沟槽表面覆盖环氧... 沟槽微结构减阻与疏水表面减阻是两种有效的水下减阻技术。将两种典型的减阻技术进行联合协同,在聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)基底表面采用激光微刻方法构筑微米级沟槽结构,采用二步喷涂法先后在微沟槽表面覆盖环氧树脂层与改性的纳米SiO2颗粒,从而实现沟槽型微纳复合结构表面的制备。利用接触角测量仪、体视显微镜、拖曳式摩擦阻力测试设备对复合结构表面的润湿性、水下气膜状态及水下减阻性能进行表征。结果表明,沟槽型微纳复合结构表面为超疏水表面,液滴在该表面处于“Cassie-Baxter”润湿状态;在水下,复合结构表面具有束缚大尺寸气膜的能力,气膜驻留于表面沟槽之中且促使了表面的水下减阻效果的产生;对比单纯的沟槽微结构表面与喷涂SiO2颗粒光滑表面,制得的沟槽型复合结构表面在沿垂直于沟槽方向运动时最大减阻率可达20.82%,同时表面气膜的稳定性也最佳。 展开更多
关键词 减阻 气膜 表面结构 表面润湿
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仿生鲨鱼皮复合微纳减风阻结构的仿真与制备
14
作者 徐征 刘日 +3 位作者 王天昊 迟振东 王作斌 李理 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期107-114,共8页
仿生学与减阻技术的结合,为减阻开辟了重要的研究方向,在航空航天领域有着潜在的发展与应用前景。为提高降低风阻效果,本文对复合微纳减风阻结构进行了研究,基于仿生学原理,采用CFD仿真及激光微纳制造技术,建立了减阻结构组合模型,并在... 仿生学与减阻技术的结合,为减阻开辟了重要的研究方向,在航空航天领域有着潜在的发展与应用前景。为提高降低风阻效果,本文对复合微纳减风阻结构进行了研究,基于仿生学原理,采用CFD仿真及激光微纳制造技术,建立了减阻结构组合模型,并在飞行器的大气传感器半球头体模型表面制造仿生鲨鱼皮复合微纳结构,即在仿生鲨鱼皮鳞片结构的基础上,通过激光干涉扫描二级微沟槽,以进一步提升减阻效果。采用CFD仿真与风洞实验相结合的方式,对减阻机理进行理论分析,完成了复合结构的微纳制造,减阻率最高可达10.3%。 展开更多
关键词 鲨鱼皮 减阻 风洞实验 CFD流场仿真 微纳结构 鳞片 仿生
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仿生鱼鳞结构对风管气流影响数值研究
15
作者 罗亮 王丽娟 +1 位作者 任永恒 申慧渊 《制冷与空调(四川)》 2024年第4期517-524,共8页
基于RSM模型,通过数值模拟的方法研究鱼鳞结构在风管中的减阻特性。对比上凸型鱼鳞排布、上凸型单个鱼鳞排布及下凹型单个鱼鳞排布在风管中的减阻率。结果表明,上凸型鱼鳞排布与上凸型单个鱼鳞排布相比平滑风管,使风管内的阻力增大。而... 基于RSM模型,通过数值模拟的方法研究鱼鳞结构在风管中的减阻特性。对比上凸型鱼鳞排布、上凸型单个鱼鳞排布及下凹型单个鱼鳞排布在风管中的减阻率。结果表明,上凸型鱼鳞排布与上凸型单个鱼鳞排布相比平滑风管,使风管内的阻力增大。而下凹型单个鱼鳞排布能够对风管减阻起到效果。当修改下凹形单个鱼鳞排布的深度h(h=1mm,3mm,5mm),排布间距L不变时,h=5mm时,减阻效果最佳,最大减阻率为2.5%。当修改下凹形单个鱼鳞结构的排布间距L(L=2cm,2.5cm,3cm),深度h不变时,当L=3cm时,对风管的减阻能力最佳,最大减阻率为2.8%。 展开更多
关键词 非光滑表面 风管减阻 鱼鳞结构 数值模拟
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高速列车转向架底部包覆板气动减阻效果研究
16
作者 李健 曾维毅 +1 位作者 周垚光 谢子豪 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1758-1770,共13页
转向架的复杂机械结构及非流线化外形对高速列车气动性能产生不利影响,优化列车转向架底部流场结构,降低转向架的气动阻力占比,是进一步降低高速列车气动阻力的重要手段。为此,参考现有高速列车转向架结构设计2种转向架底部包覆板,并建... 转向架的复杂机械结构及非流线化外形对高速列车气动性能产生不利影响,优化列车转向架底部流场结构,降低转向架的气动阻力占比,是进一步降低高速列车气动阻力的重要手段。为此,参考现有高速列车转向架结构设计2种转向架底部包覆板,并建立3种转向架包覆方案:方案一为带倾角包覆板+全包围裙板;方案二为平直包覆板+全包围裙板;方案三作为对照组未安装底部包覆板。基于k−ω方程湍流模型,探究不同包覆方案下高速列车气动阻力变化规律,对比分析3种方案对转向架及整车气动阻力、转向架舱内压力分布以及列车底部流动特性的影响,并通过全尺寸转向架风洞试验验证数值仿真的可靠性。研究结果表明:转向架包覆板有效减弱了气流对转向架零部件以及转向架舱后端板的冲击,使得转向架舱内压力分布更均匀,进而降低了转向架气动阻力;方案一和方案二分别使头车阻力系数降低17.3%和22.2%,整车阻力系数降低11.6%和12.9%;与方案二相比,方案一中包覆板两端的倾角能够引导气流进入转向架舱内部,加速舱内的流动循环,有利于牵引电机、轴盘等转向架零部件与外部空气的换热。研究结果可为进一步优化转向架包覆板设计方案、降低列车气动阻力提供参考。 展开更多
关键词 高速列车 包覆结构 转向架 气动减阻 流动结构
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Ultrafast laser-chemical modification hybrid fabrication of hydrostatic bearings with a superhydrophobicity solid-liquid interface
17
作者 GUO MingHui RONG YouMin +4 位作者 HUANG Yu FENG XiaoLin HU HaiDong WU CongYi ZHANG GuoJun 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第3期696-708,共13页
Oil film vortex severely reduces the stability of hydrostatic bearings. A solid-liquid interface with drag and slip properties can weaken the oil film vortex of the bearing. Here, a combined picosecond laser ablation ... Oil film vortex severely reduces the stability of hydrostatic bearings. A solid-liquid interface with drag and slip properties can weaken the oil film vortex of the bearing. Here, a combined picosecond laser ablation and chemical modification method is proposed to prepare surfaces with microbulge array structure on 6061 aluminum alloy substrates. Because of the low surface energy of the perfluorododecyltriethoxysilane modification and the bulge geometry of the microbulge array structure, the surface shows excellent superhydrophobicity. The optimum contact angle in air for water is 164°, and that for oil is 139°. Two surfaces with “lotus-leaf effect” and “rose-petal effect” were obtained by controlling the processing parameters. The drag reduction properties of superhydrophobic surfaces were systematically investigated with slip lengths of 22.26 and 36.25 μm for deionized water and VG5 lubricant, respectively. In addition, the superhydrophobic surface exhibits excellent mechanical durability and thermal stability. The proposed method provides a new idea for vortex suppression in hydrostatic bearings and improves the stability of bearings in high-speed operation. 展开更多
关键词 superhydrophobicity surface ultrafast laser drag reduction solid-liquid interface microbulge array structure
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含高比例疏水单体降阻剂的合成及性能评价 被引量:5
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作者 敬显武 刘友权 +3 位作者 许园 李伟 张亚东 熊颖 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1923-1929,共7页
使用3-溴丙烯和N,N-二甲基十八烷基叔胺合成水溶性阳离子疏水单体N,N-二甲基十八烷基烯丙基溴化铵(DOAB),仅使用水作为溶剂,合成了含有高摩尔分数疏水单体的部分水解聚丙烯酰胺型降阻剂,以核磁氢谱和元素分析得到降阻剂的结构为P(AM0.87... 使用3-溴丙烯和N,N-二甲基十八烷基叔胺合成水溶性阳离子疏水单体N,N-二甲基十八烷基烯丙基溴化铵(DOAB),仅使用水作为溶剂,合成了含有高摩尔分数疏水单体的部分水解聚丙烯酰胺型降阻剂,以核磁氢谱和元素分析得到降阻剂的结构为P(AM0.877-AA0.113-DOAB0.01);激光光散射法测得降阻剂摩尔质量为1.22×10~7 g/mol;黏度法测得临界缔合浓度(CAC)为2.8 g/L。测试了不同质量浓度下降阻剂稀溶液(即滑溜水)在不同流速下的摩阻,以清水为空白组计算降阻率,当降阻剂质量浓度为1.3 g/L时,降阻率最高可达72%;在盐水中,滑溜水降阻率下降,通过提高降阻剂质量浓度的方式可以提升降阻率,盐水中的降阻剂质量浓度为2 g/L时,降阻率最高达70.06%。由SEM得知,降阻剂在水中形成的网状结构是聚合物具有降阻性的直接原因。 展开更多
关键词 阳离子疏水单体 降阻剂 摩阻 降阻率 网状结构 油田化学品与油品添加剂
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Experiment about Drag Reduction of Bionic Non-smooth Surface in Low Speed Wind Tunnel 被引量:4
19
作者 Tian Li-mei Ren Lu-quan +1 位作者 Han Zhi-wu Zhang Shi-cun 《Journal of Bionic Engineering》 SCIE EI CSCD 2005年第1期15-24,共10页
The body surface of some organisms has non-smooth structure, which is related to drag reduction in moving fluid. To imitate these structures, models with a non-smooth surface were made. In order to find a relationship... The body surface of some organisms has non-smooth structure, which is related to drag reduction in moving fluid. To imitate these structures, models with a non-smooth surface were made. In order to find a relationship between drag reduction and the non-smooth surface, an orthogonal design test was employed in a low speed wind tunnel. Six factors likely to influence drag reduction were considered, and each factor tested at three levels. The six factors were the configuration, diameter/bottom width, height/depth, distribution, the arrangement of the rough structures on the experimental model and the wind speed. It was shown that the non-smooth surface causes drag reduction and the distribution of non-smooth structures on the model, and wind speed, are the predominant factors affecting drag reduction. Using analysis of variance, the optimal combination and levels were obtained, which were a wind speed of 44 m/s, distribution of the non-smooth structure on the tail of the experimental model, the configuration of riblets, diameter/bottom width of i mm, height/depth of 0.5 mm, arranged in a rhombic formation. At the optimal combination mentioned above, the 99% confidence interval for drag reduction was 11.13% to 22.30%. 展开更多
关键词 non-smooth structure drag reduction orthogonal experiment low speed wind tunnel
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基于涡流发生器的Ahmed模型分离流被动控制实验 被引量:5
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作者 李斌斌 姚勇 +1 位作者 印帅 顾蕴松 《西南科技大学学报》 CAS 2016年第3期95-101,共7页
能源危机和环境恶化使人们意识到提高车辆燃油经济性的必要性,从而推动了车辆气动减阻技术的研究。选择具有尾部典型特征的30°倾角Ahmed模型为研究对象,通过在模型尾部安装涡流发生器控制装置,利用七孔探针测试技术研究了涡流发生... 能源危机和环境恶化使人们意识到提高车辆燃油经济性的必要性,从而推动了车辆气动减阻技术的研究。选择具有尾部典型特征的30°倾角Ahmed模型为研究对象,通过在模型尾部安装涡流发生器控制装置,利用七孔探针测试技术研究了涡流发生器不同排列方式对尾流场的控制特性。结果表明,在实验状态下,Ahmed模型尾部存在大范围低压分离区,该分离区长度约为模型总长度的50%,是形成压差阻力的主要原因;涡流发生器排列方式对模型的尾流结构影响较大,当涡流发生器产生的流向涡与模型尾部分离涡运动方向相同时,分离流动控制效果明显,流向涡使得沿车身底层的动量掺混作用增强,模型尾流区的相对压差恢复系数可增加6.94%,尾流区长度降低40%;与之运动方向相反的流向涡会对模型尾部的分离涡运动产生阻碍作用,导致模型尾部流场中的压力降低。 展开更多
关键词 AHMED 模型 涡流发生器 气动减阻 尾流结构 七孔探针
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