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题目:湍流边界层MBST流动控制的机理研究

关键词:湍流边界层;微吹吸气;流动控制;摩擦阻力

  摘要


本硕士毕业论文研究了槽道壁面微孔吹吸气对湍流流场的影响,控制方程采用不可压Navier-Stokes方程,边界条件设定时,将吹吸气速度直接作为法向速度。本论文对模型进行了数值计算,数值方法为DNS谱方法,时间分裂采用具有二阶精度的时间分裂格式。计算网格为 ,雷诺数基于槽道中心速度与槽道半宽,值为2800。计算过程中,先计算12000个时间步,使得湍流充分发展,得到充分发展湍流的流场后,再加上微吹吸气边界条件,计算10000个时间步,得到最终状态的湍流流场,然后对流场数据进行统计平均,分析规律,得到结论。

文章中涉及的边界条件分为两种,一种为开口吹吸气模型,即壁面上所有点均有吹气或吸气,另一种为交错微孔吹吸气模型,壁面上交错地给出吹气或吸气点,其他点处为固壁。文章对开口吹吸气模型情形中,不同吹吸气分数作用下槽道湍流的边界层厚度、表面摩擦阻力系数与平均脉动压强分布进行计算,结果表明,吹气会抬高边界层缓冲区,降低表面摩擦阻力,吸气与之效果相反,吹吸气复合作用在小吹吸气分数时有减阻效果,大吹吸气分数下会增阻。当吹吸气分数大到一定程度时,会引起槽道中出现压强分区,可能在一定范围内引起压差阻力的增大或减小。对于交错微孔吹吸气模型,由于程序并行运算分区的问题,本文暂时没有给出结果,有望在短期内加以补充。