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1、2014年10月農業(yè)機械學報第45卷第10期doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．10．053*射流孔排布對射流表面減阻性能的影響111223谷云慶牟介剛鄭水華趙剛汝晶王成剛(1．浙江工業(yè)大學機械工程學院，杭州310014;2．哈爾濱工程大學機電工程學院，哈爾濱150001;3．約瑟夫傅立葉大學格勒諾布爾國立綜合理工學院，格勒諾布爾38031)摘要:基于單孔射流特性，建立射流孔排布方式的計算模型，利用SSTk-ω湍流模型對射流表面不同射流孔排布情況下的減阻特性進行數值模擬，分析射流表面射流孔排布對壁面黏性阻力和減阻率的影響，得到最大減
2、阻率為33.65%，并對數值計算模型進行了實驗驗證。通過分析射流表面壁面邊界層剪應力、壁面壓應力、流場速度及射流孔下游區(qū)域產生的漩渦運動特性及分布規(guī)律，得知射流表面射流孔排布能夠對壁面邊界層進行有效的控制，并揭示了射流表面的減阻機理。關鍵詞:射流表面減阻射流孔排布數值模擬邊界層中圖分類號:TP17文獻標識碼:A文章編號:1000-1298(2014)10-0340-07所受剪應力、壓應力、速度矢量等方面分析了仿生射引言流表面的減阻機理，其結果為研究射流孔其他排布射流技術通過射流反作用力以及射流與來流相方式下仿生射流表面的減阻特性提供了參考。任露［14－17］互作用
3、產生的干擾力，對飛行器進行姿態(tài)控制或提泉等對非光滑表面單因素、多因素耦合及排布供直接機動力，能夠在飛行動壓很小的低速情況下等方面進行了大量研究，證明了非光滑表面減阻具［1］起到很好的控制作用。射流減阻技術現已被引有優(yōu)異的減阻效果。本文建立具有射流功能特征且［2－7］［8－9］入到高超聲速飛行器減阻方面。谷云慶等便于工程實踐的射流孔菱形排布方式模型，通過對基于鯊魚鰓部結構特征對射流表面的減阻特性進行射流表面模型進行數值計算，研究射流孔排布對射了研究，發(fā)現射流出孔下游流場黏性底層增厚，速度流表面減阻性能的影響，解析其減阻機理。梯度降低，同時形成的反向漩渦使流場存在穩(wěn)定
4、的1模型建立及參數設置大渦結構，降低了湍流脈動對壁面的作用;并對射流表面主流場速度與射流速度耦合情況下減阻特性進1.1射流孔排布方式計算模型行數值模擬，研究了射流表面減小摩擦阻力的原因射流表面結構模型如圖1所示，其中:Lx=［10］及對射流孔附近壁面區(qū)域邊界層控制行為。為60mm、Ly=20mm、Lz=12mm，射流孔個數為4個，了更好地驗證射流表面減阻效果，研制了射流表面射流角度為30°，射流孔徑d=4mm，L1=8mm;射流［11］減阻實驗測試平臺，在不同旋轉速度條件下對射孔采用菱形排布方式，計算中分別取菱形沿展向(y流表面模型進行實驗研究，驗證了射流表面的減
5、阻向)的對角線l=7～11mm(等間隔1mm)、沿流向［12］效果。(x向)的對角線h=14～22mm(等間隔2mm);v1為射流減阻是一項新技術，有待于深入研究與驗主流場速度，v為射流速度。為了便于分析射流表證。當前對射流表面減阻技術的研究大都集中在單面與光滑表面的流動特性、降低計算誤差、節(jié)省計算孔射流上，而在工程實際應用中，單孔射流的減阻效時間、同時保證數值計算結果是在同一流場狀態(tài)下果非常微弱，這就需要考慮多孔情況來綜合體現其得到的，將與射流表面對應的壁面作為光滑表面。減阻效果，而射流孔的排布方式對射流減阻效果存1.2控制方程及湍流模型［13］在著重要影響。汝
6、晶基于單孔射流剪應力分布控制方程基本形式為情況，對射流孔以等腰三角形排布方式下的仿生射(ρ)+div(ρu)=div(Γgrad)+S(1)流表面的減阻特性進行了研究，并從模型射流表面t收稿日期:2013-09-25修回日期:2013-11-25*國家自然科學基金資助項目(51305399、51275102)作者簡介:谷云慶，講師，博士，主要從事射流減阻技術及非光滑表面減阻研究，E-mail:guyunqing@hrbeu．edu．cn第10期谷云慶等:射流孔排布對射流表面減阻性能的影響341和精度較高的二階迎風格式;主、射流皆為速度入口，主流場速度
7、v1為20m/s，射流速度v為0.4～2.0m/s(等間隔0.2m/s);外界條件常溫、常壓，流體為水。為了精確對比光滑表面和射流表面計算結果，光滑表面和射流表面邊界條件及求解控制參數完全一致，二者壁面選擇無滑移絕熱固壁邊界;同時為保證較好的表面光潔度、盡量消除表面粗糙度對計算圖1射流表面結構模型結果的影響，充分體現射流表面減阻特性，設置光滑Fig．1Structuremodelofjetsurface表面和射流表面粗糙度為0.7。選擇兩側對稱壁面式中ρ———流體密度t———時間為無滑移壁面。u———速度矢量———通用變量2射流孔排布對減阻特性影響S———廣義源
8、項?！?/p>
