湍流减阻意义与工程应用

湍流减阻意义与工程应用

摘要：湍流减阻的原理与粘性减阻的定义应用，高分子聚合物在湍流中的原理解释，从不同的方向阐述了当今流体湍流减阻的研究成果，展现了湍流减阻的深入对于科学技术与社会发展产生的重要作用，展望了对于湍流减阻的前景,并对湍流减阻的发展提出了一些建议和设想。

关键词：湍流减阻；粘性减阻；高分子聚合物；湍流

Turbulent drag reduction significance and engineering application

Abstract: the principle of turbulent drag reduction and viscous drag reduction the definition of the application of polymer in the turbulence theory to explain, in different directions this paper expounds the current research achievements of fluid turbulent drag reduction, showed the in-depth of turbulent drag reduction for the important role of science and technology and social development, the outlook of the turbulent drag reduction, and puts forward some Suggestions on the development of turbulent drag reduction and ideas

Key words: turbulent drag reduction; Viscous drag reduction; Polymer; turbulence

人类很久前就已经观察到湍流运动了，但对它系统地进行研究则仅仅有一百多年的历史。经过一百多年的研究工作，人们的认识日益深化,预测方法不断改进。随着我国飞速发展，所需的战略型资源--化工石油越发紧缺【1】。同时，随着我国大部分油田开发进入中后期，采出油品的流动性不断恶化，使得管道输送阻力急剧增大，运营成本剧增。因此如何降低石油及其产品的管输阻力成为国内外众多学者研究的热点和难点问题。

自从Toms,Kramer先后发现高分子稀溶液或弹性材料护面都能实现减阻以来,减阻现象与边界剪切湍流产生的基本规律密切相联【2-3】。粘性减阻就是通过或从外部改变流体边界条件或从内部改变其边界条件,依靠改变边界材料的物理、化学、力学性质或在流动的近壁区注入物理、化学、力学性质不同的气体、液体来改变近壁区流动的运动和动力学特性,从而达到减阻目的的技术【4】。

1、粘性减阻

当粘性流体沿边界流过时,由于在边界上流速为零,边界面上法向流速梯度异于零,产生了流速梯度和流体对边界的剪力。边壁剪力作功的结果消耗了流体中部分能量,并最终以热量形式向周围发散。边界面的粗糙程度,决定微观的分离和边界的无数小旋涡几何尺寸的差

异,从而决定流体能量消散的差异和阻力系数的差异[5～7]。如想达到粘性减阻,首先要实现壁的光滑减阻;就要改变层流边界层和湍流边界层中层流附面层的内部结构:

1)减小层流边界层和层流附面层贴近边界处的流速梯度值和流体对边界的剪力,减小通过粘性直接发散的能量值,达到减阻。

2)增大层流边界层和层流附面层的厚度,从而达到减阻【8-10】。

2、高分子稀溶液

高分子稀溶液减阻是通过从流体内侧边界创造条件,以实现减阻。长链高分子稀溶液能导致减阻的共同特点是:其额定分子量数量级都是高达百万的。从减阻的结果来看它只对湍流有效；而对层流则无效。而且只有当高分子稀溶液注入到临边界区域时,才能实现减阻[14～15]。

第一种认为减阻作用是由于减阻剂使边界层产生了滑动。

第二种认为是由于高分子稀溶液延缓了近壁区层流向湍流的过渡,使层流附面层增厚了,流速分布发生了弹性变形,出现“缓冲层”。

第三种认为是稀溶液改变了流体粘性。

从化学角度来看,当在附壁区受流体剪力作用时,卷曲的分子链将直化。而解除外力后则力图回缩至原状,具有弹性,故较容易与层流附面层发生同步波动。归根到底,高分子化学稀溶液能在内外流中起减阻作用,是由稀溶液中溶质的化学结构所决定的。在化学结构中,影响和决定减阻的主要因素是大分子的链环数[18],每链环的分子量值。

如果高分子结构,浓度所决定的宏观力学指标使得近壁薄层具有弹性,对层流附面层波动具有完全的柔顺性,而链网内部阻力损失很小,那么它就有良好的减阻效果。但高分子在受到流动剪力或其它机械力易产生降解,从而降低和丧失减阻性能并有较昂贵的费用[19]。表1为过去几十年中较通用的几种材料和有效的减阻浓度范围【12-13】。

表1 高分子减阻器

Table 1 polymer drag reduction

3、高分子聚合物对湍流漩涡的作用

聚合物湍流减阻的基本思想就是最大限度地阻止湍流的迸发，即降低湍流迸发频率和强度。只有在流动漩涡为非对称流动的情况下，其中的聚合物才可能存在反向扭矩，当湍流漩涡遇到阻碍其运动的壁面时，发卡型漩涡变得不对称，导致聚合物产生反向扭矩，而发卡型漩涡偏离其自身中心对称轴。从而高分子聚合物可以利用自身具有的粘弹性反向扭矩抑制湍流漩涡的旋转翻腾，进而降低湍流程度，减小流动阻力【16】。

4、减阻剂

减阻剂是一种减少液体管道内摩阻损失的化学制品，是高分子聚合物，属碳氢化合物。早在1944年，美国麻省理工学院就研究了能够减阻的物质【17】。1947年美国海军研究院开始进一步的发展研究。在60年代后期，美国的生产厂家己开始对减阻剂进行研制生产。1979年美国Conoco公司生产的CDR减阻剂开始应用在横贯阿拉斯加的原油管道上。自80年代初以来，在世界范围内，海上、陆上有几百条输油管道都陆续应用了减阻剂【21】。

5、柔顺壁减阻

柔性化是以柔顺的边界替代了刚性边界面从流体外侧边界创造条件来影响流体流动的。柔性化后使边界产生同步波动,从而减小牛顿剪切应力,阻滞层流边界层流态的转捩,导致层流附面层或层流边界层的增厚[23～24]。许多研究者考虑了应力与速度在层流边界层或层流附面层与柔性壁交界面的连续性,通过计算证明Kramer型的非各向同性柔性壁有利于层流边界层的转捩延迟[22]。

近年来,从内、外侧同时来改变流体状况的水溶性高分子涂层[25]。其一方面是从涂层溶解出来的线型高分子,沿流取向的过程中抑制湍流和湍流压力的脉动;第二方面是涂层在水中不断地溶胀,形成弹性模数梯度,引起壁的柔顺效应。但这种涂层在很短时间内,会由于涂层的完全溶解而失去了减阻的效果。

6、医学上的应用

有人研究用减阻剂(葡萄糖类)和高疏水性的血管材料来减少血液流动的粘性摩阻,增大血流量。以治疗由于胆固醇沉积使冠状动脉管径减少引起的心肌供氧不足,心脏负担过重的冠心病【20】。

7、船舶航行

船舶或水下兵器在水中航行时，水的粘性摩阻及其引起的噪声是影响船速和水下兵器作战性能的主要因素。在其外壁涂上某些高分子物质,如表面柔性高分子材料,水溶性高分子涂层,低表面能减阻涂层等，可减少航行阻力和噪声，提高航速和声纳的信噪比，降低动力耗散。同样，这种涂层也可用于体育比赛的赛艇上以提高船速。

参考文献:

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湍流模拟与控制技术的研究

湍流模拟与控制技术的研究 湍流是自然界中相当普遍的现象，它可能出现在各种情况下： 例如在高速公路上汽车相互之间产生的气流，飞行器在飞行中对 空气的影响等等。因此，湍流具有非常重要的研究意义。然而， 湍流的复杂性使得其难以被准确描述和预测，这对于湍流控制问 题的解决带来了巨大的挑战。本文将探讨湍流模拟与控制技术的 研究进展。 I. 湍流模拟技术 湍流模拟是研究湍流现象的主要手段之一。基于不同的数值模 拟方法，湍流模拟可以分为直接数值模拟(DNS)、大涡模拟(LES)、雷诺平均(方法)模拟(RANS)等不同的技术。这些技术的精度和应 用范围各不相同。 DNS是湍流模拟中最精确的一种方法，在DNS中，所有湍流 涡旋都会被模拟出来。但是它的计算量也是最大的，因为需要模 拟所有长度尺度的湍流涡旋，因此只适合处理小尺度的湍流问题。LES则只模拟大尺度的湍流涡旋，相对于DNS，它的计算量较小，也更适合研究较大尺度的湍流问题。RANS方法则适用于大规模 湍流问题，并且能够比较好地处理湍流边界层问题。

近年来，由于计算机性能的不断提高，湍流模拟技术的精度和应用范围也在不断扩大。同时，基于人工智能的技术也开始被应用到湍流模拟中，这种将深度学习应用于流体力学研究的方法被称为深度湍流学习。 II. 湍流控制技术 湍流控制是研究如何在湍流流场中控制湍流涡旋的行为，进而优化流场的控制技术。湍流控制技术的主要应用领域包括航空航天、汽车、化工等领域。 湍流控制技术可以分为被动控制和主动控制两种。被动控制主要采用各种措施对流体采取某种限制手段，通过改变流体的流动状态以抑制湍流，例如在翼型的表面上设置阻力体、过渡区、减阻区等等。主动控制则是通过外部的力或控制装置控制流体的动态性质，以改善流场的运动状态和控制湍流涡旋。目前，主动控制技术主要包括周期性摆动、脉冲激励、人工湍流激发、流体注入等。

湍流减阻意义与工程应用

湍流减阻意义与工程应用 摘要：湍流减阻的原理与粘性减阻的定义应用，高分子聚合物在湍流中的原理解释，从不同的方向阐述了当今流体湍流减阻的研究成果，展现了湍流减阻的深入对于科学技术与社会发展产生的重要作用，展望了对于湍流减阻的前景,并对湍流减阻的发展提出了一些建议和设想。 关键词：湍流减阻；粘性减阻；高分子聚合物；湍流 Turbulent drag reduction significance and engineering application Abstract: the principle of turbulent drag reduction and viscous drag reduction the definition of the application of polymer in the turbulence theory to explain, in different directions this paper expounds the current research achievements of fluid turbulent drag reduction, showed the in-depth of turbulent drag reduction for the important role of science and technology and social development, the outlook of the turbulent drag reduction, and puts forward some Suggestions on the development of turbulent drag reduction and ideas Key words: turbulent drag reduction; Viscous drag reduction; Polymer; turbulence 人类很久前就已经观察到湍流运动了，但对它系统地进行研究则仅仅有一百多年的历史。经过一百多年的研究工作，人们的认识日益深化,预测方法不断改进。随着我国飞速发展，所需的战略型资源--化工石油越发紧缺【1】。同时，随着我国大部分油田开发进入中后期，采出油品的流动性不断恶化，使得管道输送阻力急剧增大，运营成本剧增。因此如何降低石油及其产品的管输阻力成为国内外众多学者研究的热点和难点问题。 自从Toms,Kramer先后发现高分子稀溶液或弹性材料护面都能实现减阻以来,减阻现象与边界剪切湍流产生的基本规律密切相联【2-3】。粘性减阻就是通过或从外部改变流体边界条件或从内部改变其边界条件,依靠改变边界材料的物理、化学、力学性质或在流动的近壁区注入物理、化学、力学性质不同的气体、液体来改变近壁区流动的运动和动力学特性,从而达到减阻目的的技术【4】。 1、粘性减阻 当粘性流体沿边界流过时,由于在边界上流速为零,边界面上法向流速梯度异于零,产生了流速梯度和流体对边界的剪力。边壁剪力作功的结果消耗了流体中部分能量,并最终以热量形式向周围发散。边界面的粗糙程度,决定微观的分离和边界的无数小旋涡几何尺寸的差 异,从而决定流体能量消散的差异和阻力系数的差异[5～7]。如想达到粘性减阻,首先要实现壁的光滑减阻;就要改变层流边界层和湍流边界层中层流附面层的内部结构: 1)减小层流边界层和层流附面层贴近边界处的流速梯度值和流体对边界的剪力,减小通过粘性直接发散的能量值,达到减阻。 2)增大层流边界层和层流附面层的厚度,从而达到减阻【8-10】。

沟槽面在湍流减阻中的技术研究及应用进展_王树立.

文章编号 :1000-2634(2008 01-0146-05 沟槽面在湍流减阻中的技术研究及应用进展 * 王树立 , 史小军 , 赵书华 , 刘强 , 王海秀 (江苏省油气储运技术重点实验室 ·江苏工业学院 , 江苏常州 213016 摘要 :针对长输管道中存在的能源消耗问题 , 分别从湍流边界层流动特 性、拟序结构、条带结构、转捩等方面归纳了沟槽面湍流减阻的国内外研究现状 , 讨论了沟槽的几何形状和尺度、流场压力梯度、沟槽面放置方式对沟槽减阻效能的影响。对沟槽面的减阻机理进行了综述 , 分析了存在的问题。指出需要利用先进的实验技术如 P I V 等图像处理手段 , 并结合计算流体力学软件对湍流边界层的瞬时流场进行研究 , 以找出沟槽面湍流减阻的机理。数值模拟了在平板中部横向布置的下凹沟槽的流场情况 , 得到了一种小涡流动结构 , 同时验证了这种结构在减阻中的作用 , 阐述了对减阻的另一种认识 , 并对沟槽面湍流减阻技术及其工业利用进行了展望。 关键词 :沟槽面 ; 湍流减阻 ; 拟序结构 ; 条带结构 ; P h o e n i c s ; 流场 中图分类号 :TE 89文献标识码 :A 随着全球能源消耗的不断上升 , 人们越来越认真 考虑如何有效地利用和保护能源 , 探求节约能源的新方法和新技术 , 其主要途径之一就是在各种运输工具的设计中 , 尽量减少表面摩擦阻力。常规的飞机和舰船 , 其表面摩阻约占总阻力的 50%;在水下运动的潜艇 , 这个比例可达到 70%;而在长输管道中 , 泵站的动力几乎全部用于克服表面摩擦阻力。在这些运输工具表面的大部分区域 , 流动都处于湍流状态 , 所以研究湍流边界层减阻意义重大 , 这已被N A S A 列为 21世纪的航空关键技术之一。有关减阻的研究可追溯到 20世纪 30年代 , 但直到 60年代中期 , 研究工作主要集中在减小表面粗糙度上 , 隐含的假设是光滑表面的阻力最小。之后 , 科技工作者通过对不同流动情况的实验表明 :光滑

黄河水流特点

黄河水流特点及对水利工程影响 一：引言 我国黄河流域及其中游地区的支流，其含沙量之高，在世界上都为罕见，在泾河的各条流域中，年平均含沙量达213kg/m3，年最大含沙量达1070kg/m3，黄河是我国乃至世界的高含沙水流之一，如控制不好，泥沙进入水库后造成泥沙淤积而引起一系列危害。 二：黄河水流运动特点 1：流速分布 （1）层流：二元明渠实测表明, 当含沙量较高时, 典型的泥流层流流速分布如图(u0 为最大流速)。 （2）研究后认为, 在高含沙水流中流速分布的统一表达 式为(这里以均质、光滑边壁的宾汉流动为例)

高含沙水流的本构方程为: 实验结果表明, 虽然高含沙水流具有触变特性, 由τ、η的自身物理特性和随着所处的运动状态的演化而演化的特性, 共同决定了高含 沙水流流动时的流速分布。从能量观点看, 流速分布是流体运动过程中能量分布形式的体现, 由于动量传递属于一种扩散现象, 流速的连续性本质上是依靠内界面的内摩擦阻力来维持的, 从动力学的观点 上看, 流速分布一方面具有对演化历史的记忆功能, 另一方面又具有反映演化状态的不可逆的耗散性。 2：紊动特性 (1)试验发现泥浆湍流的近壁层流层范围与牛顿体湍流的粘性 底层不同, 泥浆湍流的近壁层流层内完全保持层流状态。在近壁层流层(0

(2021年整理)湍流的数值模拟综述

湍流的数值模拟综述 编辑整理： 尊敬的读者朋友们： 这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（湍流的数值模拟综述）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。 本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为湍流的数值模拟综述的全部内容。

湍流的数值模拟 一、引语 流体的流动形态分为湍流与层流。而层流是流体的最简单的一种流动状态。流体在管内流动时，其质点沿着与管轴平行的方向作平滑直线运动。此种流动称为层流或滞流,亦有称为直线流动的.流体的流速在管中心处最大，其近壁处最小。管内流体的平均流速与最大流速之比等于0.5，根据雷诺实验，当雷诺准数引Re<2320时，流体的流动状态为层流.当雷诺数Re〉2320时，流体流动状态开始向湍流态转变，湍流是一种很复杂的流动状态,是流体力学中公认的难题。 自从19世纪末O.Reynolds提出湍流的统计理论以来，已经有一个多世纪了，经过几代科学家的努力，湍流研究取得很大进展，但是仍然不能满足工程应用的需要，以至于经常有悲观的论调侵袭湍流研究。为什么湍流问题没有圆满地解决会受到如此关注呢？因为湍流是自然界和工程中十分普遍的流动现豫，对于湍流问题的正确认识和模化直接影响到对自然环境的预测和工程的质量.例如，当前影响航天器气动力和气动热预测准确度的主要障碍是缺乏可靠的湍流模型。和其他一些自然科学的准题不同，解决湍流问题具有迫切性。 湍流运动的最主要特征是不规则性，这是大家公认的。对于湍流不规则性的深入认识,是一百多年来湍流研究的上要成就之一。早期的科学家认为，像分子运动一样，湍流是完全不规则运动。类似于分子运动产生黏性,湍流的耗散可以用涡黏系数来表述。20世纪初，一些杰出的流体力学家，相继对涡黏系数提出各种流体力学的模型，如Taylor(1921年)的涡模型,Praudtl(1925年)的混合长模型和von Karman （1930年)相似模型等。当科学家用流体力学观念(不是分子观念）来建立湍流耗散的涡黏模型时,就开始考虑连续介质不规则运动的特点,其中有别于气体分子不规则运动的最主要特点是运动的多尺度性.第一个提出流体湍流运动中多尺度输运特性的科学家mchardson(1922年）曾描述湍动能的多尺度传输过程如下：“大涡包含小涡，并喂予速度；小涡包含更小的涡，如此继续直到黏性耗散”.多尺度的思想导致产生描述多尺度的谱概念和谱分析方法，并最终产生了Kolmogorov(1941年)的局部各向同性的通用谱(即5/3谱）。 湍流不仅是多尺度的而且是有结构的运动。20世纪中叶，大量的湍流实验(包括测量和显示）发现多尺度的湍流运动存在某种特殊的运动状态。Townsend（1951年），Corrsin(1955年）和Lumley(1965年)等从脉动序列的间歇性和空间相关相继推测湍流结构的可能形态。理论上也提出过各种湍涡的模型：球涡模型，柱涡模型等。早期的湍流结构主要是从运动学上考虑,把旋涡结构作为湍流统计的样本。我国的周培源教授是近代湍流模式的奠基人之一,他首先提出先解方程后平均的统计方法，就是说湍涡必须满足Navier—Stokes方程（Chou and Chou，1995年）. 真实的、可以观察到的湍流结构通过流动显示,以及稍后湍流直接数值模拟所证实。典型的例子是混合层的Brown—Roshko涡（1976年），图1明显地展示了混合层中存在规则的大涡和分布在大涡周围的细小湍涡.在边界层、槽道和圆管湍流中也存在各式各样的大涡结构.例如，用激光诱导荧光的显示方法，我们可以在圆管湍流中观察到周向（图2a）和流向大涡(图2b）。值得提出的是,不仅在剪切湍流中有大涡结构,简单的均匀各向同性湍流中也存在涡结构。图3展示的是各向同性湍流的直接

非牛顿流体及其奇妙特性

非牛顿流体及其奇妙特性 现在去医院作血液测试的项目之一，己不再是“血黏度检查”，而是“血液流变学捡查”（简称血流变），为什么会有这样的变化呢？这就要从非牛顿流体谈起。 英国科学家牛顿于1687年，发表了以水为工作介质的一维剪切流动的实验结果。实验是在两平行平板间充满水时进行的，下平板固定不动，上平板在其自身平面内以等速U向右运动。此时，附着于上、下平板的流体质点的速度，分别是U 和0，两平板间的速度呈线性分布，斜率是黏度系数。由此得到了著名的牛顿黏性定律。 斯托克斯1845年在牛顿这一实验定律的基础上，作了应力张量是应变率张量的线性函数、流体各向同性及流体静止时应变率为零的三项假设，从而导出了广泛应用于流体力学研究的线性本构方程，以及被广泛应用的纳维-斯托克斯方程（简称：纳斯方程）。 后来人们在进一步的研究中知道，牛顿黏性实验定律（以及在此基础上建立的纳斯方程），对于描述像水和空气这样低分子量的简单流体是适合的，而对描述具有高分子量的流体就不合适了，那时剪应力与剪切应变率之间己不再满足线性关系。为区别起见，人们将剪应力与剪切应变率之间满足线性关系的流体称为牛顿流体，而把不满足线性关系的流体称为非牛顿流体。因为对血液而言，剪应力与剪切应变率之间己不再是线性关系，己无法只给出一个斜率（即黏度）来说明血液的力学特性，只好作血流变学测试，给出二者间的非线性关系。 形形色色的非牛顿流体 早在人类出现之前，非牛顿流体就己存在，因为绝大多数生物流体都属于现在所定义的非牛顿流体。人身上的血液、淋巴液、囊液等多种体液，以及像细胞质那样的“半流体”，都属于非牛顿流体。 近几十年来，促使非牛顿流体研究迅速开展的主要动力之一，是聚合物工业的发展。聚乙烯、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、尼龙6、PVS、赛璐珞、涤纶、橡胶溶液、各种工程塑料、化纤的熔体、溶液等，都是非牛顿流体。 石油、泥浆、水煤浆、陶瓷浆、纸浆、油漆、油墨、牙膏、家蚕丝再生溶液、钻井用的洗井液和完井液、磁浆、某些感光材料的涂液、泡沫、液晶、高含沙水流、泥石流、地幔等也都是非牛顿流体。

减阻剂

减阻机理 减阻的机理说法很多，尚无定论。如伪塑说、湍流脉动抑制说、粘弹说、有效滑移说、湍流抑制说等等。 油相减阻剂从其结构看，多数是流状链或长直链少侧链的高分子聚合物，如CDR102是高分子聚-σ烯烃，分子量为10～10。这种高分子聚合物纯剂为橡胶状固体，作为商品，一般是溶在烃类(煤油)的溶液中。10%的减阻剂溶液呈非常粘稠的粘弹性体，较难流动，可拔成很长的丝。高聚物减阻剂能溶于原油或油品中，但不溶于水，遇水发生分子长链卷曲。减阻剂溶液呈强牛顿特性，低剪切率下粘度高达3000Pa·S，120℃以下不会分解，比较稳定。 减阻作用是一种特殊的湍流现象，减阻效应是减阻影响湍流场的宏观表现，它是一个纯物理作用。减阻剂分子与油品的分子不发生作用，也不影响油品的化学性质，只是与其流动特性密切相关。在湍流中，流体质点的运动速度随机变化着，形成大大小小的旋涡，大尺度旋涡从流体中吸收能量发生变形、破碎，向小尺度旋涡转化。小尺度旋涡又称耗散性旋涡，在粘滞力作用下被减弱、平息。它所携带的部分能量转化为热能而耗散。在近管壁边层内，由于管壁剪切应力和粘滞力的作用，这种转化更为严重。 在减阻剂加入到管道以后，减阻剂呈连续相分散在流体中，靠本身特有的粘弹性，分子长链顺流向自然伸呈流状，其微元直接影响流体微元的运动。来自流体微元的径向作用力作用在减阻剂微元上，使其发生扭曲，旋转变形。减阻剂分子间的引力抵抗上述作用力反作用于流体微元，改变流体微元的作用方向和大小，使一部分径向力被转化为顺流向的轴向力，从而减少了无用功的消耗，宏观上得到了减少摩擦阻力损失的效果。 在层流中，流体受粘滞力作用，没有像湍流那样的旋涡耗散，因此，加入减阻剂也是徒劳的。随着雷诺数增大进入湍流，减阻剂就显露出减阻作用。雷诺数越大减阻效果越明显。当雷诺数相当大，流体剪切应力足以破坏减阻剂分子链结构时，减阻剂降解，减阻效果反而下降，甚至完全失去减阻作用。减阻剂的添加浓度影响它在管道内形成弹性底层的厚度，浓度越大，弹性底层越厚，减阻效果越好。理论上，当弹性底层达到管轴心时，减阻达到极限，即最大减阻。减阻效果还与油品粘度、管道直径、含水、清管等因素有关。 生产工艺 减阻剂生产的技术关键主要包括两个方面，一是超高分子量、非结晶性、烃类溶剂可溶的减阻聚合物的合成；二是减阻聚合物的后处理。 聚合物的合成 大量文献资料表明，目前最有效的减阻聚合物是聚α-烯烃。早期聚α-烯烃的生产采用溶液聚合的方法进行，并将聚合产物直接用于输油管道，由于溶液聚合产物本身粘度大，聚合物含量低，因此给运输和使用带来极大的困难。直到20世纪90年代中期，才发展了本

湍流状态下超疏水表面流场减阻特性数值仿真研究

湍流状态下超疏水表面流场减阻特性数值仿真研究 宋东;胡海豹;宋保维 【摘要】The turbulent flow in a channel with superhydrophobic surface was studied by numerical-simulation, and the drag of the surface was analyzed. We applied structural grid to grid the field,and VOF model and Realizable k-e turbulent model to make the simulation. It shows that: the wall slip and low turbulent en-erage near the wall are the importment factors 'that make the drag of hydrophobic surface reduced; the volume of the air in the cavity influences the drag of superhydrophobic surface obviously, however, the drag reduction still exit even if the cavity were full of water.%通过对湍流状态下具有特定微观尺寸的超疏水表面流场进行数值仿真计算,对超疏水表面流场的减阻特性进行了分析.针对超疏水表面矩形微观形貌特点,计算域采用结构化网格进行划分,采用VOF多相流模型,Realizable湍流模型,对超疏水表面流场进行仿真.结果表明:受微观形貌的影响,超疏水表面在宏观上的壁面滑移、微观凹坑处的低剪应力和近壁面的低湍流度是其具有减阻特性的重要原因；超疏水表面减阻特性受凹坑内空气体积比影响很大,但是在凹坑内全充满液体条件下,依然具有减阻效果. 【期刊名称】《空气动力学学报》 【年(卷),期】2012(030)002 【总页数】5页(P233-237) 【关键词】湍流;超疏水表面;减阻;滑移;空气体积比

大气层湍流对飞行器飞行性能的影响研究

大气层湍流对飞行器飞行性能的影响研究 湍流是大气层中一种无规则而复杂的流动状态，它在很大程度上会影响飞行器的飞行性能。湍流会给飞行器带来不稳定性和阻力增加等问题，因此对湍流的研究非常重要。 1. 湍流的概念与特点 湍流是指在气体或液体中，流动速度、压强等物理量的空间和时间演化呈现出无规则的、涡度结构密集的状态。湍流流动具有非线性、不稳定、混沌等特点，其中涡结构和层流之间的相互作用是湍流发展和演化的基本机制。 2. 湍流对飞行器飞行性能的影响 湍流对飞行器的影响主要体现在以下几个方面： 2.1 阻力增加 湍流使飞行器表面附近的物体迎风面的速度和压力分布变得不规则，从而导致了增加的阻力。这种不稳定的流动会形成涡旋，进一步加剧阻力的产生。 2.2 不稳定性 湍流的变化不可预测，会给飞行器带来不稳定的飞行状态。飞行器在湍流环境中容易受到扰动，从而使其姿态、纵横向稳定性受到影响，增加了飞行员的操作难度和航行风险。 2.3 后效应 飞行器在湍流中飞行后，湍流带有的动量、压力等物理量会对飞行器产生后效应，导致航向偏差和飞行轨迹扰动等问题。这种影响不仅延续到湍流消失，还在飞行器脱离湍流区域后的一段时间内存在。 3. 目前的研究与应用

为了应对湍流对飞行器飞行性能的影响，科学家和工程师们进行了大量的研究和应用实践。 3.1 湍流模型 通过对湍流的理论分析和数值模拟，科学家们开发出了各种湍流模型，以便更好地预测和描述湍流现象。这些模型为飞行器的设计和优化提供了基础。 3.2 降低湍流影响的设计 工程师们通过改进飞行器的设计，采用各种减阻和减振措施，从而减少湍流对飞行器的不利影响。例如，采用流线型外形、装备减阻装置和减振器等，可以最大限度地降低阻力和增加飞行器的稳定性。 3.3 湍流飞行测试 湍流飞行测试是评估飞行器在湍流环境下性能的重要手段。通过在湍流条件下的实地飞行测试，可以获得大量实测数据，帮助科学家和工程师们更好地理解湍流行为，进一步改进设计和优化飞行器的性能。 4. 继续深入研究的方向 虽然湍流对飞行器飞行性能的影响已经得到了广泛研究和应用，但仍存在一些挑战和问题需要深入探索。 4.1 多尺度湍流研究 湍流具有多尺度的结构和非线性特征，不同尺度上的湍流相互作用对飞行器性能的影响尚需进一步研究。通过探索多尺度湍流的行为，可以更好地理解和预测湍流的变化规律，从而提高飞行器的性能。 4.2 智能控制与自适应

流体力学 end effect

流体力学 end effect 流体力学是研究流体的运动和力学性质的学科。在流体力学中，存在着一种现象称为“end effect”，即末端效应。本文将围绕这一主题展开探讨。 末端效应是指在流体通过管道或通道时，由于管道或通道末端的影响，流体的流动性质发生变化的现象。末端效应的存在使得流体的流动状态在接近管道末端时发生改变，这对于很多工程和科学领域都具有重要意义。 末端效应的产生主要是由于管道或通道末端的几何形状和流体的流动特性之间的相互作用。在接近管道末端的区域，流体流动的速度和压力分布会发生明显的变化。这主要是由于管道末端周围的流体受到了管道壁面的阻碍，并且在流体通过末端时会发生明显的扩散和湍流现象。 末端效应的具体表现形式有很多，其中比较常见的有流体速度变化、压力降低和流动分离等。在流体通过管道或通道的过程中，流体速度会逐渐减小，特别是在接近管道末端的区域，流体速度变化更为显著。这主要是由于管道内壁的摩擦力和末端的阻碍作用使得流体速度降低。同时，末端效应还会导致流体的压力降低。在流体通过管道末端时，流体受到管道壁面的阻碍，使得流体的压力降低。此外，末端效应还可能引起流动分离。当流体通过管道末端时，由于管道壁面的影响，流体流动的方向和速度发生变化，导致流体发生

分离现象。 末端效应在实际应用中具有重要的意义。首先，末端效应对于流体的输送和流动控制有着重要的影响。在石油、化工、水利等领域，末端效应的存在会导致流体输送的损失和能量消耗增加，因此需要对末端效应进行研究和优化设计。其次，末端效应还对流体的混合和分离等过程有着重要的影响。在化工、生物工程等领域，末端效应的存在会影响流体的混合程度和分离效率，因此需要针对末端效应进行优化和改进。此外，末端效应还在航空航天、汽车工程等领域具有重要的应用价值。 为了减小末端效应的影响，人们提出了一些方法和技术。例如，在管道末端设置适当的减阻装置可以减小末端效应对流体的影响。此外，调整管道或通道的几何形状和尺寸，优化流体的流动状态，也可以减小末端效应的影响。另外，通过数值模拟和实验研究，可以深入了解末端效应的特性和影响机理，为末端效应的控制和优化提供科学依据。 末端效应是流体力学中一个重要的现象，具有广泛的应用价值。了解和控制末端效应对于优化流体的输送、混合和分离等过程具有重要意义。通过研究末端效应的特性和影响机理，可以为相关工程和科学领域的设计和优化提供科学依据。

流体减阻措施

流体减阻措施 概述 流体减阻是指通过采取一系列措施，减少流体在运动过程中所受到的阻力，以 提高流体运动的效率和节约能源。在工程领域中，流体减阻被广泛应用于水力学、空气动力学等领域，以减少流体运动过程中的能量损失，提高系统的运行效率。本文将介绍一些常见的流体减阻措施。 流体减阻措施 1. 表面光滑处理 表面光滑处理是降低流体阻力的一种有效手段。通常情况下，物体的表面都存 在微观的不规则凹凸，这些不规则凹凸将会导致流体在物体表面附近产生摩擦，增加阻力损失。因此，通过表面光滑处理，消除或减小表面的不规则凹凸，可以有效降低摩擦阻力，实现流体的减阻。 2. 管道内壁处理 在液体或气体管道中，管道内壁的光滑程度对于流体阻力的大小有着重要影响。通常情况下，管道内壁存在着一些不规则的凹凸，这将导致流体在管道中摩擦阻力的增加。因此，通过对管道内壁进行光滑处理，可以减小摩擦阻力，降低流体的流动阻力。 3. 湍流控制 湍流是指流体在运动过程中出现的一种不规则的流动状态，具有能量损失大、 阻力大的特点。在流体运动中，湍流的出现是导致能量损失的重要原因之一。因此，通过采取湍流控制措施，可以有效降低流体运动过程中的阻力，提高系统的运行效率。常见的湍流控制手段包括加装障碍物、采用流道变形、改变流场结构等。 4. 翼型设计优化 在航空航天和汽车工程领域，翼型设计的优化可以有效降低流体运动中的阻力。通过对翼型的几何形状、曲线等参数进行调整和优化，可以使流体在翼型表面的流动更加顺畅，减小阻力损失。翼型设计优化的常用手段包括改变翼型的横截面形状、增加翼型的升力系数等。 5. 涡流控制 涡流控制是一种有效的流体减阻手段。涡流是流体在一定条件下形成的一种漩 涡或旋涡结构，通过控制或改变涡流的产生和演化过程，可以有效减小流体运动中

流动减阻技术在航空航天领域的应用研究

【流动减阻技术在航空航天领域的应用研究】 1. 引言 流动减阻技术在航空航天领域的应用一直备受关注，其在提高飞行器性能、减少燃料消耗和环境污染等方面具有重要意义。本文将就流动减阻技术的定义、原理和在航空航天领域的具体应用展开讨论，以期带领读者深入了解这一领域内的前沿技术。 2. 流动减阻技术的定义及原理 流动减阻技术是指通过改善流体在物体表面的流动状态，从而减小流体阻力的技术手段。其原理主要包括表面微结构设计、壁面压力分布调控、紊流控制等方面。这些技术手段在航空航天领域的应用将能够显著降低飞行器的飞行阻力，提高飞行效率，降低燃油消耗，减少环境污染。 3. 流动减阻技术在航空领域的应用 3.1 新一代客机研发 流动减阻技术被广泛应用于新一代客机的研发中，例如采用多孔表面技术、纳米表面技术等手段，优化飞机机身表面结构，减小飞行阻力，提高飞行效率。以波音787客机为例，其采用了表面微结构设计和紊流控制等技术，取得了显著的飞行性能提升。 3.2 超音速飞行器研究

在超音速飞行器研究中，流动减阻技术的应用更为重要。通过采 用表面微结构设计，减小超音速飞行器的雷诺数，控制气动热效应， 能够有效降低飞行阻力，提高超音速飞行器的速度和燃油效率。 4. 流动减阻技术在航天领域的应用 4.1 火箭发动机设计 在火箭发动机设计中，流动减阻技术在推进工质的流动过程中发 挥着重要作用。通过优化燃烧室壁面压力分布、调控尾迹紊流等手段，能够显著降低火箭发动机的阻力，提高推进效率。 4.2 航天器表面润滑 对于长期在太空中运行的航天器，流体阻力可能会导致能源消耗 和轨道偏移等问题，因此在航天器表面润滑方面，流动减阻技术的应 用也尤为重要。 5. 总结 通过深入探讨流动减阻技术在航空航天领域的应用研究，我们不仅 对这一技术有了更深入的了解，也加深了对航空航天领域的前沿科技 发展的认识。期望本文能够为读者带来启发和思考，并为推动相关领 域的科技创新贡献一份力量。 6. 个人观点 作为从事科技写手工作的我，深知科技创新对于国家发展和社会进

飞行器的气动设计减阻和增升的基本原理

飞行器的气动设计减阻和增升的基本原理 飞行器的气动设计是指在飞行器的设计和制造过程中，通过改变飞 行器外形、减小阻力和增大升力等手段来提高飞行性能的过程。减阻 和增升是气动设计的两个重要方面，在飞行器性能优化中起到至关重 要的作用。本文将详细介绍飞行器气动设计中减阻和增升的基本原理。 一、减阻的基本原理 减阻是指针对飞行器在飞行中所受到的阻力进行优化，以达到降低 能耗、提高飞行速度和延长续航时间的目的。以下是飞行器减阻的基 本原理： 1. 最小湍流阻力原理：湍流阻力是指相对于外形光滑的飞行器而言，因为周围气体流动速度的不均匀而产生的阻力。通过减小飞行器的表 面粗糙度、采用流线型外形以及优化飞行器的各个部分的横截面形状 等手段，可以降低湍流阻力。 2. 压力阻力的降低：压力阻力是指飞行器与周围气体之间的压力差 所产生的阻力。通过合理设计飞行器的几何形状，如采用翼型等可以 减小气流流动中的压力变化，从而降低压力阻力。 3. 提高升阻比：升力是指飞行器在飞行过程中所产生的垂直向上的力，而阻力则是指飞行器在飞行过程中所受到的阻碍前进的力。提高 升阻比可以有效地减小阻力，可以通过改变翼型、增大翼展和翼面积 等手段来实现。 二、增升的基本原理

增升是指在飞行器的设计中，通过改变飞行器的外形和采用一些特 殊的设备来增加升力的过程。以下是飞行器增升的基本原理： 1. 翼型的选择：翼型是指飞行器翼的横截面形状，不同的翼型具有 不同的升力性能。选择适合的翼型可以增加翼的升力系数，从而增强 飞行器的升力。 2. 翼的迎角：迎角是翼与来流气流的夹角，适当的迎角可以增加翼 的升力。然而，当迎角过大时，会导致翼面分离，产生失速现象。因此，需要在设计中考虑迎角的合理范围。 3. 辅助升力装置：除了翼型和迎角的选择外，可以通过设计和安装 一些辅助升力装置来增加飞行器的升力。例如，可以安装襟翼、扰流板，或者采用可变角度的前缘襟翼等，来改变气流的流动，增加升力。 结论 飞行器的气动设计减阻和增升的基本原理是通过优化飞行器的外形、改善气流流动状态以及采用一些特殊的装置来实现的。减阻和增升是 飞行器性能优化的重要手段，在提高飞行器的速度、续航时间和操控 性等方面具有重要作用。通过合理应用减阻和增升的原理，可以提高 飞行器的气动效能，优化飞行性能，满足不同飞行器在不同飞行任务 中的要求。

压气机叶栅紊流减阻试验研究

压气机叶栅紊流减阻试验研究 一、研究背景压气机是航空发动机中的重要部件，其性能直接影响 着飞行器的安全和经济性。叶栅作为压气机中最基本的元件之一，对 于提高压气机效率具有至关重要的作用。然而，在高速流动条件下， 叶栅表面会产生较强的紊流现象，导致阻力增大、效率降低等问题。二、试验目的本次试验旨在探究不同减阻技术对于压气机叶栅紊流特 性及其减阻效果的影响，并寻找最优方案以提高压气机整体性能。三、实验设计1. 实验对象：采用标准型号CFD-3X型单级离心式压气机模 型进行试验。2. 实验参数：进口总温度T0=300K；进口总静压 P0=100kPa；转子出口马赫数M2=0.6；转子出口静态压力比PR2=1.5。 3. 减阻技术：（1）微喷嘴吹风法：在叶片表面设置微小孔洞并通过喷 嘴向孔洞内注入高速空气回流来扰动边界层结构以达到降低摩擦系数 和延长分离点时间等目的。（2）纳米涂层法：将纳米颗粒均匀地覆盖 在叶片表面上形成光滑细腻且极少缺陷或起伏处从而使得边界层更加 稳定平滑从而达到减小湍流损失和摩擦系数等目标。4. 测试方法：（1）利用PIV系统获取不同工况下叶栅前后两个平面上速度场信息并计算 出湍流强度和剪切应力等参数；（2）利用热电偶测量不同位置处温度 变化情况以确定壁面传热特征；（3）通过数据处理与分析得出不同减 阻技术下叶栅表面摩擦系数及其他相关参数，并进行比较评价。四、 预期结果通过本次试验可以得到以下预期结果：1. 不同减阻技术对于 紊流特性及壁面传热特征有显著影响；2. 微喷嘴吹风法相比纳米涂层 法更适合应用于航空发动机中因其操作简便且成本相对较低;3. 优化后 可有效提升整个系统效率约5%左右。

非牛顿流体的特征与应用

非牛顿流体的特征与应用 作者：张雄喆 来源：《中国新通信》 2018年第7期 一、非牛顿流体的概念 水、乙醇等大多数纯液体、低分子溶液和低速流动的气体等为牛顿流体，牛顿流体是指满 足牛顿粘性定理的液体，剪应力和剪切应变率成正比，粘度为常数。非牛顿流体的剪应力与剪 切应变率之间不呈线性关系，或者说粘度不是常数的流体。生活中存在大量的非牛顿流体。如（1）蛋清、淀粉液、、酱油、果酱、炼乳、熔化的巧克力等食物属于非牛顿流体；（2）人的 体液，如血液、淋巴液、囊液等，以及类似细胞质的“半流体”属于非牛顿流体；（3）高分子聚合物的浓溶液和悬浮液一般是非牛顿流体，如PE、PVC、涤纶、各种工程塑料、橡胶溶液、 化纤的熔体、溶液等，以及石油、纸浆、油漆、油墨、牙膏、泥石流等也都属于非牛顿流体。 不同类型的非牛顿流体在剪切应变速率的变化下会表现出不同的流变特性，利用这些特性，非 牛顿流体也被广泛应用于工业领域。 二、非牛顿流体的特性 2.1 射流胀大（挤出胀大）和弹性回复效应（Barus 效应） 射流，指流体从管口、孔口、狭缝射出，或靠机械推动，并同周围流体掺混的一股流体流动。当非牛顿流体受到外力被迫从一个大容器进入一根毛细管并流出时，可以发现射流直径大 于毛细管直径，射流直径比毛细管直径称为挤出物胀大比。对于牛顿流体，挤出物胀大比取决 于雷诺数（表征流体的湍动程度，无量纲数），其值在1 附近；而对于非牛顿流体，其值大得多，甚至可以超过10. 一般来说，挤出物胀大比和流动速率与毛细管长度有关。当突然停止挤出，并剪断挤出物，挤出物会发生回缩，成为弹性回复效应。射流胀大现象需要被考虑在口模 设计的过程中。 2.2 爬杆效应（韦森堡效应） 在一只装有非牛顿流体的烧杯里，旋转实验杆，如图所示： ┃C:\Users\bookan\Desktop\ぉ早ぅ，クマさん～\40.jpg┃ 图1 爬杆效应 对于牛顿流体，由于受到离心力，液面将呈现凹形，如图1.b；而对于非牛顿流体，却向 杯中运动，并沿杆向上爬，液面呈凸形，如图1.a。转速越快，爬得越高。这是在1948年由韦 森堡发现的现象，称为韦森堡效应，又称“爬杆效应”或“包轴效应”。在设计混合器时，必 须考虑爬杆效应的影响。爬杆效应不但可以在搅拌棒上发生，而且可以在水平放置的挤出螺杆 上发生，还能在压延辊或炼胶辊上发生，表现为物料在辊筒表面上的返回流动。利用爬杆效应，可以让电线直接包裹上塑料，淘汰了原来过程复杂、成本高昂的沙包线工艺。 2.3 湍流减阻 湍流一直是困扰理论物理和流体力学界的难题。科学家Toms 发现，如果在水中加入极少 量的某些高分子物质，水的流动阻力会大幅下降，这种现象即为减阻效应，也称为Toms 现象。湍流减阻效应在石油开采、输运、抽水灌溉、循环水等工农业生产中具有重要意义，医学上可

湍流和层流的雷诺数 球扰流

湍流和层流的雷诺数球扰流 湍流和层流的雷诺数与球扰流 1. 引言 在流体力学中，流动的性质可以大致分为两种类型：湍流和层流。两者之间的划分依赖于流速、粘度以及流体的性质。雷诺数是一个用于描述流动性质的无量纲参数，它在湍流和层流之间提供了一个界限。本文将深入探讨湍流和层流的雷诺数以及与球扰流的关系。 2. 湍流与层流定义 湍流是一种具有明显不规则性质的流动，其中流体粒子以旋涡和涡旋的形式运动。湍流通常由高速、不可压缩流体在流体中的摩擦、惯性和外部扰动的相互作用引起。相反，层流是指流动的粒子在流体中沿着平行于管道或通道壁的轨迹无序地移动，没有明显的交叉和混合。 3. 雷诺数的定义 雷诺数是将流动中的惯性力和粘性力相对比的无量纲参数。它由法国物理学家奥戴·雷诺提出，可以通过以下公式计算： Re = ρvd/μ 其中，Re是雷诺数，ρ是流体的密度，v是流体的速度，d是流动的特征尺寸，μ是流体的粘度。

4. 雷诺数与湍流和层流的关系 当雷诺数较低时，惯性力相对于粘性力较小，流动更容易维持层流。这是因为粘性力可以抑制流体的混合和涡旋形成。当雷诺数增大时，惯性力相对于粘性力开始起主导作用，流动变得不稳定，湍流现象开始出现。雷诺数越高，越有可能出现湍流。 5. 湍流和层流的特征 湍流的特点是流动速度的波动和涡旋的出现，以及不规则和复杂的流动图案。湍流流动更具有混合性和能量耗散性，可以带来较高的输运效率。相反，层流的特点是流动速度的稳定和平行，在通道或管道中形成层状流动。 6. 球扰流 球扰流是指在流体中引入球体扰动以产生流动的现象。球扰流是一种引入湍流的实验方法，通过改变球体的直径和速度，可以控制湍流的发展和特征。 7. 湍流和层流的应用和意义 湍流和层流在许多领域中都具有重要的应用，例如气象学、工程学、生物学等。对于工程学而言，了解流动的性质和湍流的特征可以帮助设计更高效、稳定和可靠的管道、飞行器和汽车等。

湍流减阻的意义及工程应用

湍流减阻的意义及工程应用 摘要：伴随着世界性能源危机的逐渐加剧，节能减排已经成为大势所趋，在能源运输的过程之中，摩擦阻力是主要的耗能来源，所以研究湍流减阻意义十分的重大。为此本文将对于湍流减阻的意义及工程应用展开有关的论述。本文首先论述了推流减租的意义，之后详细的论述了其工程上面的应用。含有肋条、柔顺壁、聚合物添加剂、微气泡、仿生减阻、壁面振动等主要湍流减阻技术最近的研究成果和应用现状，并着重强调了各自的减阻机理。 关键词：能源危机湍流减阻减阻机理 引言 伴随着全球能源消耗的不断提升，科学家门已经将越来越多的警力投入到如何有效的利用与保护能源领域上面。车辆、飞机以及船舶、油气长输管道的数量快速的增加，所以设法减少这些运输工具表面的摩擦阻力，成为人们研究发展节约能源的新技术含有的突破点[1]。 1湍流减阻的意义 节约能源消耗是人类一直追求的目标，其主要的途径就是在各种运输工具设计之中，尽可能的减少表面的摩擦阻力。表面摩擦阻力在运输工具总阻力之中占据很大的比例，在这些运输工具表面的发部分区域，流动都是处于湍流的状态，所以研究推流边界层减租意义十分的重大，已经引起广泛的重视，同时已经被NASA列为21实际航空关键技术之一[2]。 有关减租问题的研究可以追溯到上世纪的30年代，不过一直到上世纪的60年代中期，研究工作主要围绕减小表面的粗糙程度，隐含的假设光滑表面的阻力最小。到了70年代，阿拉伯石油禁运由此引发的燃油价格上涨激起了持续至今的推流减租研究与应用潮流，经过多年的发展，尤其是湍流理论的发展，使得湍流减阻理论与应用都是取得了突破性的进展[3]。

2湍流减阻的工程应用 2.1肋条减阻 20世纪70年代，NASA研究中心发现具有顺流向微小肋条的表面可以有效的降低臂面的摩擦阻力，从而突破了表面越光滑阻力越小的传统思维模式，肋条减阻成为湍流减阻技术研究热点[6]。 最近几年，为了最大限度的实现减租，人们对于肋条进行了很多的实验与应用优化设计[7]。德国的Bechert和Brused等使用一种测量阻力可以精确度达到±0.3%的油管对于各种肋条表面的减阻效果进行了研究。其测试了多种形状的肋条，含有三角形、半圆以及三维肋条，实验的结果显示V形肋条减阻效果最好，可以达到10%以上的减阻幅度[8]。大量的研究工作显示肋条表面减阻的可靠性与可应用性，国外的研究已经进入到了工程实用阶段，空中客车将A320试验机表面积约70%贴上肋条薄膜，到达了节油2%左右。NASA兰利中心对于Learjet 型飞机的飞行试验结果减阻大约在6%左右。国内的李育斌在1:12的运七模型上具有湍流流动的区域顺流向粘贴肋条薄膜之后，试验表面可以减小飞机阻力8%左右[9]。 2.2壁面振动减阻 壁面振动减阻是20世纪90年代才出现的一种新的方法，米兰大学的Baron和Quadrio 利用直接的数字模拟技术研究了壁面振动减阻的总能量节约效果，其发现在壁面振动速度振 幅在大于： h QX8/ 3时，不会节约能源，而是在比较小的振幅时候能量才有节约[10]。 这个里面Qx表示流量，h表示湍流明渠流高度的一半。在振幅为 h QX4/的时候，可 以净节约多达10%的能量。因为试验都是在固定无因次周期为T+=100下进行的，所以人们认为如果应用条件适当，还能节省更多的能量[11]。 2.3仿生减阻 海洋生物长期生活在水中，经过漫长的岁月，进化出了效率很高的游动结构，表面摩擦阻力也相当的低。所以通过仿生学的研究，设计出减阻效果更好的结构，也变成了研究的热点。Bechert对于一种模拟鸟类羽毛被动流体分离控制的方法进行了风洞的测试，在迅游环境里面，对层流翼部分的活动襟翼的测试结果表明机翼上的最大升力增加了20%而未发现有负面影响。一架电动滑翔机飞行测试纪录的阻力数据也证明了这一点[12]。

流体流动减阻终稿

流体流动减阻技术综述 Xx （能源科学与工程学院，热能工程系） 摘要：目前, 对于流动减阻的相关研究和应用越来越多, 许多有效的流动减阻方法得到了广泛的应用。对于这些方法的减阻机理, 一般认为是通过增加粘性底层的厚度实现减阻的。其中超疏水表面减阻是当前研究的热点，应用前景十分广阔。表面浸润性是固体表面重要特性之一，通常采用液滴在表面的接触角大小来衡量，当表面接触角大于 150°时，该表面被称为超疏水表面。表面微细粗糙结构是获得超疏水表面的关键。随着微纳米科技的发展，超疏水表面的可控加工成为可能，由于其广阔的应用前景，超疏水表面的浸润性及其应用成为研究的热点。然而,目前关于流动减阻机理的研究还不是十分成熟, 需要进一步进行研究。 关键词：热能工程；减阻；滑移长度；超疏水表面 中图分类号：文献标识码：文章编号： Review of technology on the fluid flow drag reduction JIANG Tao (School of energy science and engineering, Department of thermal engineering) Abstract：“Drag Reduction”is a hotspot research of the hydrodynamics with more and more research work and applica-tions. Many drage reduction methods are used widely, and the mechanism research of these methods are also developing.Generally speaking, the thickening of the viscous sublayer is the main academic reason.In all the methods,The super hydrophobic surface drag reduction is the focus of current research, and has very broad application prospects.The wettability is one of the key features of solid surface, usually the contact angle of droplets on the surface is used to measure wettability, when the contact angle is greater than 150°, this surface is called super-hydrophobic surface.the microstructure on the surface is the key factor to get superhydrophobic surface. With the development of microprocessing technology, man-made superhydrophobic surface is possible. Because of its broad application, the wettability and application of superhydrophobic surface become a hot research.But the research work of the drag reduction is not so mature, need more further development. Key words：thermal engineering;drag reduction; slip length;super hydrophobic surface