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原文传递滚动体对表面阻力的影响研究

论文题名：	滚动体对表面阻力的影响研究
关键词：	表面减阻;滚动体平面;气动特性;CFD程序;模拟仿真
摘要：	近年来日益上涨的石油成本以及日渐突出的环境问题迫使人们急切寻找更加节能高效的交通运输方式。本论文通过数值分析的方法,提出了一种表面减阻的新方法。通过表面优化,设计得到一种阻力低于平板流的滚动体平面。该平面对于气动特性的改善可以大大减少人们的能源消耗。　　本论文的研究思路是通过减小固体壁面和流体之间的相对运动,以减小表面速度梯度。固体壁面的形状被设计为一排相互靠近的可自由转动的滚动体。由于表面剪切应力的作用,滚动体会转动,因而固体壁面处的流体也会产生一个非零速度,所以,表面承受的总阻力会减小。本研究的主要目的是解释该思路背后的物理机理。　　本研究的第一部分是自己开发一套CFD程序并测试其在层流区的模拟效果。为模拟仿真论文思路中所提到的流场,本研究开发了一套二维的有限差分程序。该程序的有效性通过求解一些经典流场问题得到验证。然后,通过增加二方程湍流模型,该程序可进一步用来求解湍流问题。　　本论文深入分析了层流区和湍流区的流动机理问题。本论文发现了滚动体表面与主流相互作用时的一些有趣的物理现象。当主流为层流时,滚动体诱导产生粘性流,可以有效阻止主流的碰壁;该粘性流在湍流时则相对较弱。
作者：	Muhammad Zubair Sheikh
专业：	机械工程
导师：	王利坡
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文