非光滑表面

摘要： 基于仿生学研究发展的非光滑表面减阻技术在海洋工程装备和高技术船舶等领域具有广阔的应用而备受学者关注。对非光滑表面减阻的研究方法进行了系统介绍,概述了沟槽、凹坑和自适应3种非光滑表面的相关研究进展:(1)沟槽表面的减阻机理以及沟槽结构的几何参数、形状和排布等对减阻性能的影响;(2)凹坑表面应用于旋成体及平板上的减阻效果和湍流流动中凹坑表面上的流动结构和减阻性能;(3)自适应表面的理论模型,自适应表面的减阻机理,以及壁面运动对流动转捩和湍流结构的影响。最后总结了这3种非光滑表面的减阻效果以及相关减阻机理的研究趋势,并指出非光滑表面减阻在未来研究中需要重点关注的问题。从已有的研究成果和部分应用成果来看,非光滑表面具有巨大的工程价值和广阔的应用潜力。本文旨在更具体、全面地了解非光滑表面减阻,从而为改进当前的减阻节能技术提供必要的理论基础。

摘要： 为减少高速列车在运行中的空气阻力,提高列车运行效率、节约能耗,提出凸包非光滑表面减阻技术应用于高速列车领域.文中以CRH3型高速列车为研究对象,通过在车体的头部和尾部加设凸包来控制湍流特性,以达到减阻效果.首先利用PRO/Engineer建立非光滑表面CRH3型头车+中间车+尾车的简化模型,将模型导入ICEM CFD软件并根据计算精度的需要划分不同网格区域,得到较高质量的非结构网格,再应用FLUENT软件中的k-ε湍流模型对稳态运行速度为300 km/h时的列车进行模拟仿真,计算列车空气阻力,对比分析凸包的阵列距离、半径和高度对减阻性能的影响.并从头车、尾部的压力图和附近速度矢量图两方面来反映凸包非光滑表面对高速列车压差阻力的影响;从湍流动能和湍流强度角度解释凸包非光滑表面对高速列车黏性阻力变化的作用.仿真结果表明:列车的气动阻力随凸包阵列距离的增大而减小、随凸包半径的减小而减小、随凸包高度的减小而先减小后又增大;当凸包半径为40 mm,阵列距离为460 mm,凸包高度为10 mm时,列车具有最好的减阻效果;相对于光滑表面列车,在头车加设凸包而尾车不加设时,头车阻力可小至1239 N,头车减阻率为10.67％,总阻力为3591 N,总减阻率为3.80％.可见,通过在头车加设凸包可以改变边界层湍流特性达到减小列车气动阻力的效果.期望文中的研究为高速列车后期减阻方法研究提供一定的参考.

摘要： 对于管道输送,减小输送阻力消耗十分重要。对于减小输送阻力消耗,应用非光滑表面减阻技术尤为关键。利用流体力学知识,通过使用数值模拟软件,建立凹坑理论模型,以RNG k-ε模型为基础进行分析,模拟计算了光滑表面和矩阵排布的凹坑表面。将两种表面流场分别进行数值模拟,得到不同的减阻效果。通过计算分析可以得出,在不同速度下,发现h=0.05 mm的凹坑表面的减阻效果较好;针对12 m·s-1工况下的凹坑表面进行分析,其平均剪切力小于光滑表面,说明凹坑内部的流体在压力差的作用下,产生低速旋流气体,促进主流区域流动,进而减小总阻力。

摘要： 通过对鲨鱼盾鳞进行仿生,建成三维模型,以MIRA阶梯背模型为基础模型,将"盾鳞"模型安装在汽车的车头前部、轮胎前部、发动机盖与前锋窗玻璃连接处等不同位置,通过控制变量法,应用STARCCM+软件进行仿真,得出当数量、尺度一定时,三种位置均可使整车气动阻力降低,其中轮胎前部位置减阻效果最明显.计算和分析的结论可以为汽车的减阻研究、造型优化等提供科学的理论依据.

摘要： 随着仿生表面工程技术的发展,表面微织构的减阻特性被越来越多地研究,但其应用却受到物体复杂的表面形状等条件限制,单一的微织构并不适用于全局,进行整体分析计算成本较大.为解决这个问题,采用离散的思想,将复杂曲面分成局部近似平面考虑,探究微织构在局部近似平面上的减阻特性.基于边界层理论提出一套微织构的高度和位置设计方法,并在近似平面表面布置不同形状、深度、宽度、间距的V型沟槽结构,利用计算流体力学方法模拟近似平板表面的气流流动,探究各种特征参数对于V型沟槽在近似平面上减阻效果的影响.经过分析得出,在流速为25m/s时,得到深度0.2mm、宽度0.3mm的三角形微织构沟槽具有最佳减阻效果,达到5.51％,最佳无量纲参数y+=13.86.在进行微织构设计时,无量纲参数保持在14左右具有最佳的减阻效果.减阻微织构的宽深比必须小于1.5,且间距越小,其减阻效果越明显.

摘要： 为减少高速列车在运行中的气动阻力及噪声,提高列车运行效率、节约能耗,提升旅客乘坐舒适度,提出凸包非光滑表面减阻技术应用于高速列车领域.以CRH3型高速列车为研究对象,通过在车体的头部和尾部加设凸包来控制湍流特性,以达到减阻、降噪效果.首先,利用PRO/Engineer建立非光滑表面CRH3高速列车简化模型,采用ICEM CFD软件对模型划分非结构网格;其次,应用Fluent流体仿真软件基于标准模型对稳态运行速度为300 km/h时的列车进行仿真计算空气阻力;最后,利用宽频带噪声模拟气动性能良好的列车外表面噪声.结果 显示:将间距为460 mm、半径为40 mm、高度为10 mm的凸包阵列结构布设在前挡风玻璃周围对减小气动阻力有积极作用,阻力值为3715 N,减阻率为1.77％,而此参数凸包非光滑对列车裙板上缘有普遍降噪效果,最大降噪率为1.72％,而对车鼻处及车顶部则会增加噪声.研究表明,通过在头车加设凸包可以改变边界层湍流特性达到减小列车气动阻力及降低部分位置气动噪声的效果.

摘要： 为减少高速列车在运行时的气动阻力及噪声,提高列车运行效率,改善列车乘坐舒适性,研究高速列车球窝非光滑表面减阻降噪技术.以CRH3型高速列车为研究对象,通过在车体的头部和尾部加设球窝控制湍流特性,以起到减阻降噪效果.建立非光滑表面CRH3型头车+中间车+尾车的简化仿真模型,应用k-ε湍流模型对稳态运行速度为300 km/h时的列车进行模拟仿真,计算列车运行时的空气阻力和噪声,对比分析球窝不同的半径、深度和阵列距离等参数对减阻及降噪性能的影响.仿真结果表明:参数适当的球窝非光滑表面能够显著降低列车高速行驶时的黏性阻力,进而产生良好的减阻效应.另外,参数适当的球窝非光滑表面有助于降低涡脱落量,减少气动噪声.这能为高速列车后期减阻降噪方法研究提供一定参考.

摘要： 为获得工件凹槽型非光滑表面形貌,使用金刚石笔将砂轮修整成双螺旋槽表面,建立双螺旋槽砂轮磨削非光滑表面形貌的数学模型,分析双螺旋槽砂轮磨削工件表面的成形机理.基于Matlab仿真平台,获得不同磨削参数对凹槽型非光滑表面形貌特征的影响规律.结果表明:在工件进给方向上,非光滑表面凹槽间距与砂轮速度成反比关系,与工件进给速度成正比关系.

摘要： 汽车消费快速增长导致的能源消耗问题,以及由燃油消耗引起的有毒气体,微粒及温室效应气体排放等不可忽略的环境问题都亟待解决.本文对非光滑表面在车身上的应用进行了探究,通过正交试验获得了非光滑单元体各因素对减阻率的影响趋势,详细阐述了不同形态单元体引起阻力变化的机理,实现了提高汽车燃油经济性,改善环境的目标,同时为突破目前的减阻瓶颈状态提供技术指导.

摘要： 本文通过光滑平板阻力的理论与数值模拟计算对比,以及从已有的肋条减阻的实验结论出发,对带有肋条结构的平板与光滑平板进行计算和对比,验证了CFD 计算方法的可行性。并对模拟结果的速度场、涡量场等进行了分析,初步探索了肋条结构减阻的机理。

摘要： 本文对非光滑表面在飞机上的应用情况作了一些介绍,并说明了减阻的类型有几何非光滑与柔性非光滑.从能量角度,说明减阻实质为系统能量的转移与转移速率,并得出一些有助于工程仿生减阻设计的结论.

摘要： 本文从四个方面论述了蜣螂减粘脱附的仿生学研究:一、蜣螂减粘脱附的非光滑表面.二、蜣螂体表电位的仿生学应用.三、蜣螂刚毛的柔性脱附作用.四、对蜣螂体表减粘脱附作用机理的分析.

摘要： 将仿生学的非光滑理论应用到金刚石钻头的设计上,研制出了JBD-75S仿生非光滑绳索取心金刚石钻头。野外试验证明,仿生金刚石钻头无论是钻进时效还是寿命都优于常规金刚石钻头。

摘要： 将仿生学的非光滑理论应用到金刚石钻头的设计上,研制出了JBD-75S仿生非光滑绳索取心金刚石钻头。野外试验证明,仿生金刚石钻头无论是钻进时效还是寿命都优于常规金刚石钻头。

摘要： 将仿生学的非光滑理论应用到金刚石钻头的设计上,研制出了JBD-75S仿生非光滑绳索取心金刚石钻头。野外试验证明,仿生金刚石钻头无论是钻进时效还是寿命都优于常规金刚石钻头。

摘要： 将仿生学的非光滑理论应用到金刚石钻头的设计上,研制出了JBD-75S仿生非光滑绳索取心金刚石钻头。野外试验证明,仿生金刚石钻头无论是钻进时效还是寿命都优于常规金刚石钻头。

摘要： 将仿生学的非光滑理论应用到金刚石钻头的设计上,研制出了JBD-75S仿生非光滑绳索取心金刚石钻头。野外试验证明,仿生金刚石钻头无论是钻进时效还是寿命都优于常规金刚石钻头。

摘要： 本申请属于仿生超滑涂层技术领域，尤其涉及用于灌注润滑液的光滑多孔表面的粗糙基底、灌注润滑液的光滑多孔表面及其制备方法。本申请提供了用于灌注润滑液的光滑多孔表面的粗糙基底的制备方法，包括：将环氧树脂与二乙烯三胺混合，制得混合物；将所述混合物涂覆在基材上，制得复合基材；将所述复合基材置于相对湿度为60％～95％的环境中固化，得到用于灌注润滑液的光滑多孔表面的粗糙基底。本申请提供了用于灌注润滑液的光滑多孔表面的粗糙基底、灌注润滑液的光滑多孔表面及其制备方法，能有效解决SLIPS的低表面能聚合物与基底的粘合性差，力学性能不稳定的技术缺陷。

摘要： 本申请属于仿生超滑涂层技术领域，尤其涉及用于灌注润滑液的光滑多孔表面的粗糙基底、灌注润滑液的光滑多孔表面及其制备方法。本申请提供了用于灌注润滑液的光滑多孔表面的粗糙基底的制备方法，包括：将环氧树脂与二乙烯三胺混合，制得混合物；将所述混合物涂覆在基材上，制得复合基材；将所述复合基材置于相对湿度为60％～95％的环境中固化，得到用于灌注润滑液的光滑多孔表面的粗糙基底。本申请提供了用于灌注润滑液的光滑多孔表面的粗糙基底、灌注润滑液的光滑多孔表面及其制备方法，能有效解决SLIPS的低表面能聚合物与基底的粘合性差，力学性能不稳定的技术缺陷。

摘要： 本发明的目的在于提供一种应用于射流表面及非光滑表面减阻测试的试验装置，包括动力及传动部分、试验部分、数据测量及采集部分，所述的试验部分包括外桶、配水空心轴、排水法兰、装置腔体、装置上盖、装置底板，外桶安装在由装置腔体、装置上盖、装置底板组成的封闭空间里，排水法兰安装在装置腔体上并与封闭空间相通，试验件设置在外桶里不与外桶相接触、并与配水空心轴相连且相连通，外桶底部连接花键槽，该花键槽与动力及传动部分相连，配水空心轴上设置小齿轮，小齿轮与数据测量及采集部分相连。本发明能够实现对射流表面及非光滑表面减阻效果的测试，亦能进行常规流体力学试验，不受试验条件限制、试验模型加工简单。

摘要： 本发明提供的是一种适应于射流表面及非光滑表面的阻力测试装置。包括模型、射流部分和驱动部分；所述模型为空心、底部有开槽的壳体；所述射流部分包括水箱、潜水泵、实验样件和整流板，水箱固定在模型底部且水箱的开口与模型底部的开槽相对应，潜水泵置于水箱内部，潜水泵的进水口与外界相通，整流板3设置于水箱内部并位于潜水泵的出水口之后，实验样件安装于模型底部的开槽处；所述驱动部分包括安装在模型内的电机和由所述电机驱动的螺旋桨。本发明结构简单、成本低廉、实验条件易控制。能够实现对二维平面运动的射流表面及非光滑表面的摩擦阻力进行测试。

摘要： 本发明提供的是一种评估仿生非光滑表面及仿生射流表面减阻效果的试验装置。包括密封轴，安装在密封轴一端的动力输入及信号输出机构，安装在密封轴另一端的传感器机构，包围着传感器机构的密封仓以及配水机构。本发明适用于对非光滑表面结构减阻效果测试和表面涂层减阻效果测试，以及对仿生射流表面减阻效果测试，数据采集系统结构简单，操作容易，测试准确。在能够实现对非光滑表面结构减阻效果进行评估的基础上，还能够实现对射流表面结构减阻效果进行评估。通过数据采集系统采集试验装置在不同试验样件情况下的流体摩擦阻力值，进行数据比对，得到不同表面结构的减阻效果，研究非光滑表面结构和射流表面结构的减阻特性。

摘要： 本发明的目的在于提供非光滑表面流体摩擦阻力测试装置及非光滑表面减阻效果评价方法，包括步进电机、扭矩信号耦合器、旋转轴、水箱，步进电机通过第一弹性膜片联轴器与扭矩信号耦合器相连，扭矩信号耦合器的输出轴通过第二弹性膜片联轴器与旋转轴相连，旋转轴的端部安装旋转圆盘，旋转圆盘设置在密闭的水箱里，旋转圆盘在步进电机的带动下旋转，扭矩信号耦合器采集旋转圆盘的扭矩、功率、转速信号并传入到计算机，步进电机和扭矩信号耦合器均固定在导轨上，导轨安装在支撑台上，旋转轴与导轨相平行。本发明采用旋转圆盘结构，在圆盘表面加工非光滑表面结构或进行表面涂层更加简单方便，而且旋转圆盘的拆卸更加简单。

摘要： 本发明提供的是一种适应于射流表面及非光滑表面的阻力测试装置。包括模型、射流部分和驱动部分；所述模型为空心、底部有开槽的壳体；所述射流部分包括水箱、潜水泵、实验样件和整流板，水箱固定在模型底部且水箱的开口与模型底部的开槽相对应，潜水泵置于水箱内部，潜水泵的进水口与外界相通，整流板3设置于水箱内部并位于潜水泵的出水口之后，实验样件安装于模型底部的开槽处；所述驱动部分包括安装在模型内的电机和由所述电机驱动的螺旋桨。本发明结构简单、成本低廉、实验条件易控制。能够实现对二维平面运动的射流表面及非光滑表面的摩擦阻力进行测试。

摘要： 本发明的目的在于提供一种应用于射流表面及非光滑表面减阻测试的试验装置，包括动力及传动部分、试验部分、数据测量及采集部分，所述的试验部分包括外桶、配水空心轴、排水法兰、装置腔体、装置上盖、装置底板，外桶安装在由装置腔体、装置上盖、装置底板组成的封闭空间里，排水法兰安装在装置腔体上并与封闭空间相通，试验件设置在外桶里不与外桶相接触、并与配水空心轴相连且相连通，外桶底部连接花键槽，该花键槽与动力及传动部分相连，配水空心轴上设置小齿轮，小齿轮与数据测量及采集部分相连。本发明能够实现对射流表面及非光滑表面减阻效果的测试，亦能进行常规流体力学试验，不受试验条件限制、试验模型加工简单。

摘要： 本发明提供的是一种评估仿生非光滑表面及仿生射流表面减阻效果的试验装置。包括密封轴，安装在密封轴一端的动力输入及信号输出机构，安装在密封轴另一端的传感器机构，包围着传感器机构的密封仓以及配水机构。本发明适用于对非光滑表面结构减阻效果测试和表面涂层减阻效果测试，以及对仿生射流表面减阻效果测试，数据采集系统结构简单，操作容易，测试准确。在能够实现对非光滑表面结构减阻效果进行评估的基础上，还能够实现对射流表面结构减阻效果进行评估。通过数据采集系统采集试验装置在不同试验样件情况下的流体摩擦阻力值，进行数据比对，得到不同表面结构的减阻效果，研究非光滑表面结构和射流表面结构的减阻特性。

摘要： 本发明提供了一种非光滑表面结构的非充气轮胎，包括外侧环形带、内侧环形带和辐板；所述外侧环形带和内侧环形带通过若干辐板连接；若干所述辐板将所述外侧环形带和内侧环形带之间的区域分割成若干个腔体，所述腔体沿轮胎轴向两端敞开；若干个所述腔体的内表面和端面、外侧环形带端面均布置非光滑结构，用于降低空气动力学噪声。本发明通过在非充气轮胎表面布置凸起或凹陷非光滑局部结构，可以推迟气流通过非充气轮胎表面时分离现象的产生，减小湍流中的涡量，进而降低高速旋转时非充气轮胎产生的气动噪声。