大连理工大学减阻

阻力高南

gaonan@

2012-12-4问题√高尔夫球为什么不是光滑的？为了不让它飞的太远？为了让它能飞的更远？√需要了解飞行物体受力和一些因素之间的关系关于阻力√流体内运动物体受到:压强力+粘性力√合力沿速度方向分量:阻力√垂直于速度方向分量:升力√升、阻力与物体形状以及雷诺数有关阻力(FD)=压差阻力+摩擦阻力总阻力压差阻力摩擦阻力72页计算阻力√需要计算正确的压强p分布√以及正确的壁面切应力tw分布√围绕两个简单例子平板曲面层流边界层一段影片边界层的转捩√当√层流边界层转捩为湍流边界层√湍流边界层厚度d发展更快√湍流边界层内混合能力强,动量传输速率快√湍流接近壁面速度du/dy变化快√湍流壁面切应力大两段影片层、湍流边界层对比层流湍流例LL√当阻力以摩擦阻力为主的时候,我们应当尽量保持边界层为层流边界层,以减小阻力减少摩擦阻力√保持层流边界层机翼前部光滑的表面边界层吸气表面沟槽柔性壁面边界层吸气/centers/dryden/about/Organizations/Technology/Facts/TF-2004-12-DFRC.htmlNASA

F-16XL√

1992-95√2马赫下

46%翼面为层流边界层/centers/dryden/history/pastprojects/F16XL2/index_prt.htm沟槽或肋条减阻Groove

&

riblet/aero3/aero3.htm柔性表面Mohamed

Gad-el-Hak√当阻力以压差阻力为主的时候,我们需要其他方法减小阻力减小迎风部分压强增大背风部分压强（当边界层出现大面积分离时尤为重要）采用若干手段影响边界层的发展,达到减阻目的影响边界层发展的因素√影响边界层发展的因素状态（层流,湍流边界层）,厚度压强梯度:=0,>0,<0边界层分离沿曲面发展的边界层√流场中有一曲面,流线随之弯曲√欧拉方程->沿曲面有压强梯度√沿曲面发展的边界层也有可能出现分离的情况形状、雷诺数相同时,存在两种不同的绕流状态层、湍流边界层√当层流边界层发展为湍流边界层层流边界层 湍流边界层√来流速度相等,P1a≈P2a但P1b<P2bP2bP2aP1bP1a光滑圆球的阻力系数CD~Re√Re~3x105,边界层由层->湍,分离点后移,分离区减小,CD下降粗糙圆球的阻力系数√Re>105,粗糙圆球的阻力系数小于光滑球Speedo鲨鱼皮泳衣Image

above:

Steve

Wilkinsonprepares

a

swimsuit

fabric

sample

fora

wind

tunnel

test.Credit:

NASA/Sean

Smith/topics/technology/features/2008-0214-swimsuit.html疏水性材料+粗糙度减少压差阻力√减小分离区外形设计边界层控制,形成湍流边界层流线外形减少压差阻力利用涡旋发生器减少压差阻力涡旋发生器小孔吹气√据称,减阻达8%吹、吸两段录像周期性扰动边界层等离子体控制器流场的闭环主动控制大工空气动力学实验室背向台阶减阻的重要性√波音737,阻力减少1%,每年每架平均节省6万升燃料。波音747,可节省40万升。车量减阻√你选购车辆的标准是什么？美观安全油耗轿车行驶中表面压强分布轿车的阻力系数最小阻力系数的汽车

Honda

Insight√

CD～0.25市场上的汽车阻力排名/wiki/Automotive_aerodynamics大阻力车美国汽车市场占有率车身外形设计减少压差阻力哈飞赛马保时