吉林大学学报(工学版)

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沟槽非光滑表面流场的数值分析

封云1,2,丛茜1,金敬福1 ,张宏涛1,2,任露泉1   

  1. 1.吉林大学 地面机械仿生技术教育部重点实验室, 长春 130022; 2.奇瑞汽车有限公司 乘用车工程研究所,安徽 芜湖,241009
  • 收稿日期:2005-03-31 修回日期:2005-09-14 出版日期:2006-09-15 发布日期:2006-09-15
  • 通讯作者: 丛茜

Numerical simulation of turbulent flow over riblet nonsmooth surface

Feng Yun1,2,Cong Qian1,Jin Jing-fu1,Zhang Hong-tao1,2,Ren Lu-quan1   

  1. 1.Key Laboratory for TerrainMachine Bionics Engineering, Ministry of Education, Jilin University, Changchun 130022, China;
    2. Passenger Vehicle Product Design CAE Department,Chery Automobile Co.,Ltd., Wuhu 241009,China
  • Received:2005-03-31 Revised:2005-09-14 Online:2006-09-15 Published:2006-09-15
  • Contact: Cong Qian

摘要: 利用有限体积法对三角形仿生非光滑沟槽表面流场进行了数值计算。近壁面区采用BL两层模型,外区采用雷诺应力模型。分析了沟槽表面的流场特性,对计算域中心Z=3 mm平面的速度场和湍流统计量进行了研究。顶点间距s+≈20,h+≈17.3的沟槽减阻率为5.2%;s+≈40,h+≈34.6的沟槽增阻率为12.3%。从速度场、剪应力及湍流统计三方面对沟槽表面减阻、增阻机理进行了分析讨论。与风洞和油槽实验数据定性对比的结果表明,理论计算与实验结果一致。

关键词: 工程仿生学, 仿生非光滑, 减阻, 沟槽, 数值分析, 流场

Abstract: The numerical simulation of the fully developed turbulent flow over the triangle bionic nonsmooth surface were performed by the finite volume analysis to reveal the mechanism of drag effect by the riblets. In the nearwall region the BL model and outside the region the RSM model were used respectively. The velocities, the shear stresses and the turbulence statistics including vortices in the center of calculation domain Z=3 mm were analyzed. The calculation results showed that the drag is reduced by 5.2% for the riblets with the apex space s+≈20 and the apex height h+≈17.3 and increased by 12.3% for those with s+≈40 and h+≈34.6, which were in good agreement with the data obtained in the wind tunnel and oil sump. The mechanism of the drag reduction and increase were discussed based on the turbulent flow calculation results.

Key words: engineering bionics, bionic nonsmooth, drag reduction, riblet, numerical simulation, flow field

中图分类号: 

  • TB17
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