热气膜条件下平板表面气流摩擦理论的研究

发布时间：2020-04-24 21:20

【摘要】：气膜减阻技术被国内外研究学者深入研究并广泛应用于水下航行器领域,是一项减少运动物体表面阻力的实用技术。本文主要研究的内容是通过气膜减阻的方式达到减少陆地运输机械表面气流摩擦阻力的目的,并重点研究渗流温度对平板表面气流摩擦阻力的影响,为陆地运输机械表面提供一种新型的减阻方法。本文的具体研究内容如下:首先,论文设计了一整套用于研究热气膜条件下平板表面气流摩擦阻力测定的实验平台,包括能无极调速和实时测定外界来流风速的模拟风洞,两组用于气膜孔间距布局影响研究的平板厢体实验模型,一组用于热气膜温度影响研究的双入口平板厢体实验模型,一套用于热气流温度测试的实验设备。其次,论文分析了输送软管的传热方式,并建立了输送软管中热气流的温度沿径向方向变化的传热方程;通过CFD仿真分析了软管内热气流温度与沿程距离、管径、热源温度、流速的关系,并通过软管传热实验获得了热气流温度沿程变化的实验数据并使用Matlab拟合得到软管内热气流温度沿程变化的数学关系;通过平板表面热气流温度变化实验获得了热气流的温度在平板流向方向变化的实验数据并通过Matlab拟合得到两者间的数学关系。然后,论文通过CFD仿真分析得到气膜孔出口渗流和外界来流的速度比与气膜减阻的依附性关系,并得到了气膜孔出口气流能附壁的速度比范围,并在热气膜温度对气膜减阻的影响实验研究中得以验证;通过CFD仿真分析得到阵列式气膜孔纵向和流向间距对平板表面气膜减阻效果的影响关系,并通过模拟风洞实验进行了验证。最后,论文为热气膜条件下平板表面具有更好的气膜减阻效果这一论断提供了理论依据,并推导出了热气膜条件下平板表面气流摩擦的层流边界层动量方程;通过对比平板表面常温气膜等条件下的层流边界层动量方程,理论证实了热气膜条件下平板表面能取得更好的气膜减阻效果;通过引入流速分布方程和摩擦应力方程得到了热气膜条件下平板表面层流边界层厚度和流向距离的数学关系,得到了平板表面气流摩擦阻力的理论模型,并通过模拟风洞实验验证了热气膜相对常温气膜具有更好的气膜减阻效果。
【图文】：

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图 1-4 润滑空气供应的示意图人[14]通过图 1-5 电解方法产生纳米气泡，通过原子力显微进一步阐述和讨论了气泡对靠近疏水表面的液体滑移的影响而形成的液-气弯月面对减阻的影响。图 1-5 电解纳米气泡示意图[15]通过微气泡减阻的实验和数值模拟，定量研究了微泡的效率的影响，，结果表明，微泡直径在各种条件下基本符合

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图 1-5 电解纳米气泡示意图[15]通过微气泡减阻的实验和数值模拟，定量研究了微泡率的影响，结果表明，微泡直径在各种条件下基本符合的提高，减阻状态逐步呈现由微泡减阻、混合物减阻、效果逐渐增加。6]研究在喷嘴出口速度小于 6.3m/s、铝样品表面流速 2~统采集悬臂产生的电信号输出摩擦阻力，实验结果表明的增加，摩擦阻力变大，超疏水表面的减阻率约为 20~装置和实验结果据如图 1-6 所示。减阻的研究和应用仍然主要集中在船舶和潜艇等水下航阻的机理和理论、喷嘴的位置、喷射的气流量以及航行果，随着测量技术和的发展与应用，近年来，国内外的
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O313.5

【参考文献】