汽车车型对三车队列行驶气动阻力的影响

采用数值模拟方法研究3种MIRA汽车车型（方背车、快背车和阶背车）对三车队列在一倍车长间距下气动阻力的影响。通过对27种编队工况下的整体队列和单车各部位气动阻力以及车间流场进行详细分析,结果表明：头车受到中车阻塞造成其背部压力回升,3种车型作为头车,自身均可实现减阻;中车由于头尾车和自身车型的共同作用,会受到背部压力回升,前部正压以及前缘圆弧负压减弱的综合影响,3种车型的中车阻力有减有增;尾车受中车和自身车型共同作用,压力变化同中车类似,阻力也有减有增。前车的低速尾流区会对后车起到庇护作用,但也会造成后车前缘圆弧部位吸力减小,不利于队列减阻,甚至造成增阻。三车队列最佳编队是快背头车—方背中车—方背尾车,减阻量可达0.12（120 counts）。     

超疏水性圆管湍流减阻的数值模拟

针对超疏水表面功能材料在流动减阻方面的潜在应用,使用数值模拟方法研究了超疏水性圆管内的湍流流动特性.研究表明:其流场中存在临界Re,当Re大于此临界值时,超疏水性圆管内的湍流流动表现为减阻;反之,则表现为增阻.超疏水表面无滑移壁面与自由剪切面的综合效果是导致这一现象的主要原因.     

一高聚物添加剂边界层减阻的研究

目前,减阻技术已广泛应用于一些民用与军工部门[1],如离岸的石油勘探、开采及原油管道的长距离运输。在减阻技术上,有直接加入减阻剂并与输送物料混合均匀以降低输送阻力[2],有在输送管道表面加上弹性材料护面[3],也有以气泡或水包裹输送物料等.对减阻剂的使用,比较广泛的是用高分子稀溶液[4],或其它无机材料如粘土、细粒矿沙、细煤粉等[5].在高分子稀溶液中,高分子在受到搅拌或其它机械剪力的作用下易产生降解,从而降低以至丧失减阻性能.此外,高分子材料一般价格昂贵,而无机材料减阻一般又要求其浓度较高,故会增加体系的物理粘性,从而增大了粘性耗散能量,反而产生增阻作用.总之,从实用价值来看,减阻技术和减阻剂的应用还远远达不到理想效果. 针对上述问题,我们设计了一种实验装置,即将一定浓度的魔芋溶液从输液管边壁注入边界层,以避免高分子稀溶液在通常减阻方法下的降解作用,并在减阻剂使用量较小的情况下,达到较好的减阻效果     

黄原胶水溶液管道流动减阻特性的试验

对连续循环光滑管道(直径分别为5,10,20 mm)中黄原胶水溶液流动的减阻特性进行了试验,分析了黄原胶减阻的浓度效应、管径效应以及抗剪切特性,得到了减阻率与黄原胶水溶液浓度的关系曲线、雷诺数(Re)与减阻率的影响曲线以及减阻率与剪切时间的变化曲线.结果表明:黄原胶是很好的减阻剂,在较低Re流动时黄原胶在相对较小直径(5,10 mm)管道中表现为B型减阻特性,而在较大管径(20 mm)中则为A型减阻;在高Re时黄原胶水溶液在3种管径管道流动中皆表现为B型减阻,由于其主要具有B型减阻特性,使得黄原胶具有较好的抗剪切特性.     

卡森流体管流的减阻机理及减阻率计算

分析了流体与固体管壁之间的粘附功,揭示了卡森流体管内流动时的减阻机理,认为流体在流动过程中滑移的产生是减阻的本质. 推导出了卡森流体的减阻率表达式,讨论了各参量对减阻率的影响,并提出了实现卡森流体减阻的措施.     

阳离子型表面活性剂与非离子型聚合物相互作用减阻研究

为探究表面活性剂与聚合物相互作用的减阻效果,对阳离子型表面活性剂CTAC和非离子型聚合物PAM的纯溶液和混合溶液进行湍流减阻实验测量。结果表明:表面活性剂CTAC溶液中加入不同浓度非离子型PAM,混合溶液减阻的临界温度均相同但低于相应纯CTAC溶液的临界温度,而超过临界温度后混合溶液减阻能力的下降趋势更缓;各个温度下混合溶液的减阻稳定区和纯CTAC溶液基本一致,且减阻稳定区内的摩擦系数也都相同;在超过临界雷诺数的减阻破坏区,混合溶液减阻效果更好,且PAM浓度升高,溶液减阻能力增强。提出了表面活性剂胶束联结在聚合物长链上形成了内部交联密集、结构稳定的混合网状结构模型,应用此模型合理解释了CTAC溶液中加入非离子型PAM形成的混合溶液的湍流减阻现象。     

仿生表面微结构减阻优化及机理研究综述

介绍了自然界中几种较为典型的非光滑结构表面生物,阐明了合理表面微结构可以改变近壁区湍流结构的规律,针对表面微结构的类型、减阻研究实例、减阻机理和减阻应用等4个方面进行了评述,提出了沟槽扩展类型,并指出减阻机理研究应拓展至复杂形态结构。分析表明:微结构类型对减阻效果有较大影响,减阻优化及其机理研究是仿生表面微结构减阻工作的重点,仿生表面微结构减阻优化可进一步提高节能降耗的效率,在飞行器、高速列车、汽车等工程领域具有广泛的应用前景。     

翼身融合水下滑翔机翼梢小翼减阻效应研究

针对翼身融合水下滑翔机,利用计算流体力学方法,获得了加装翼梢小翼前后水下滑翔机的流体动力特性.以翼梢小翼高度、前缘后掠角、外倾角为外形参数,对比得到不同翼梢小翼外形与减阻效率之间的关系.通过观察有翼梢附近的尾部流场,对翼身融合的水下滑翔机翼梢小翼的减阻原理进行了分析.不同翼梢小翼减阻效果对比表明:在速度一定的条件下,翼梢小翼会对水下滑翔机翼梢尾部流场涡的形成产生显著影响,合理的翼梢小翼能降低翼尖涡强度,抑制涡的产生,在一定攻角范围内达到减阻效果.     

添加剂分子结构对减阻性能的影响及减阻效果的试验结果

本文首先分析了高分子结构对减阻性能的影响,然后通过试验研究找到了一种可供食用的新型湍流减阻添加剂(代号为PSA)。它易溶于水,在通常流动雷诺数下具有15%左右的减阻效果,为在食用系统和生物医学等某些特定领域中应用添加剂减阻技术开辟了新的前景。     

低浓度表面活性剂减阻流体的性能

通过对不同工况下氯化十六烷基三甲基季铵盐(CTAC)减阻流体在二维流道中减阻性能的测定,分析了温度、质量分数、配比变化对流体减阻性能的影响,应用激光相位多普勒测速仪测量了流体的速度场,对流体的湍流特征进行试验研究,结果表明,即使对同种减阻方式,CTAC减阻流体的减阻也存在极限和优选,减阻流体的横向和轴向速度脉动及雷诺应力均远小于牛顿流体。     

低阻增程弹风洞实验研究

本文介绍了低阻增程弹(俗称枣核弹)的外形特点及旋转弹的风洞实验技术。分析了“枣核弹”的阻力特性及Magnus特性。指出采用枣核形设计及底排技术是两种有效的减阻增程措施,定心块有降低Magnus效应的作用,有利于提高精度。     

添加剂在供热管网中的减阻研究

主要进行了供热系统在不同温度时的清水、添入十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）和聚丙烯酰胺（PAM）时减阻特性的比较研究,通过实验数据可以得出,30℃时在供热管网系统中添入聚丙烯酰胺减阻效果最佳,随着温度升高减租剂减阻性能逐渐降低,聚丙烯酰胺到60℃时丧失减阻性能并使热网压损增大。CTAC最大减阻效果达到25.7%,聚丙烯...     

“海上列车”静水及波浪中的水动力特性研究

为了研究新型多船航行概念“海上列车”在波浪中的运动特性和阻力性能，开发了一种基于功能分解的势黏流耦合方法．选取了Blunt Wigley船型为研究对象，三艘Blunt Wigley以0.1L(L为模型船长)的纵向间距串列组成多船系统．采用自主研发的势黏流耦合求解器HUST-SWENSE与结构化动态重叠网格代码HUST-Overset耦合求解船舶在波浪中的运动．静水中单船和多船系统阻力性能对比发现：串列式“海上列车”中引导船减阻效果明显，而后续单船均有不同程度的增阻，位于最尾部位置的单船阻力增加最大．通过对波浪中单船和多船系统的运动响应、波浪增阻和不同成分波系的对比分析发现：当参数τ>0.25时，引导船的运动特性与波浪增阻特征和单船几乎相同，须根据具体航行海况调整船间纵向距离以达到减阻的目的．     

表面活性剂与纵向微沟槽协同减阻实验研究

根据表面活性剂溶液发生减阻时可放大近壁湍流涡尺度的特性,以及纵向微沟槽通过约束近壁流向涡运动实现减阻的机理,指出了两者在减阻机理上存在互补的可能性,并对两者的协同减阻性能进行实验研究验证,分析两者的协同强化减阻机理。通过研究0.22 mmol/L表面活性剂CTAC/NaSal溶液在两种不同尺寸的纵向壁面微沟槽通道内的变温度协同减阻性能,发现20℃时溶液能在纵向微沟槽的作用下强化减阻性能,最大减阻率从光滑通道的66%分别增大到G1沟槽的71%和G2沟槽的74%;减阻溶液的临界雷诺数及临界温度在G1沟槽通道内比在G2通道内小,但在G2沟槽通道内则与光滑通道的基本相同;微沟槽的减阻尺寸在减阻溶液中得到了放大;表面活性剂与纵向微沟槽的协同强化减阻机理在于表面活性剂放大了近壁湍流涡尺度,使微沟槽能约束住更多的近壁流向涡,同时也使微沟槽能在更高雷诺数下仍有减阻强化性能。     

细薄肋型减阻沟纹湍流减阻特性的实验研究

对减阻沟纹的形状,尤其是肋峰厚度进行了进一步优化,提出了一种由极薄的肋峰组成的细薄肋型减阻沟纹(thinbladeriblets,简称TBR);成功地制作了TBR减阻薄膜,并对其管内减阻特性进行了实验,得到了8%的减阻效果.该实验为TBR型减阻沟纹在工程实际中的应用奠定了基础.     

沟槽面在湍流减阻中的技术研究及应用进展

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PIV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。     

油品减阻剂在长输管道中的性能研究

分析了原油减阻剂的工作环境,给出了减阻剂的减阻机理及影响因素,介绍了按照行业标准自制的室内模拟环道装置中,流经不同管径的减阻剂的性能综合测试,得出了减阻率并不是随雷诺数的增大而递增或递减,而是在某一雷诺数下减阻率有最大值,并且在相同的测试条件下,减阻剂浓度越大,单位流体中含有的高分子减阻剂数量越多,经过相同的剪切作用,未被剪切的减阻剂分子越多,经过相同的剪切次数时,减阻率相较也就越高。     

固液两相流管道输送的减阻问题

随着固液两相流管道输送技术的广泛应用和输送距离的加大,对其减阻问题的研究日益受到人们的重视。本文将目前的减阻研究归纳为型体减阻和静减阻两大类,并在分析两类减阻研究存在的问题的基础上提出了主动动减阻的新概念。     

氯化十六烷基三甲基季铵盐减阻流体试验

通过对不同工况下氯化十六烷基三甲基季铵盐（Cetyltrimethyl Ammonium,Chloride,CTAC)减阻流体在二维流道中减阻性能的测量，分析了温度，浓度，配比变化对流体减阻性能的影响，同时使用相位多普勒测速仪测量了流体的速度场，利用信号处理中的相关方法分析了运动结构，结果表明，减阻流体在主流速度方向上存在较低频率的周期运动，而在垂直方向上的运动则是随机的，减阻流体的各向异性强于非减阻流体。     

疏水纳米SiO2对微管道流动特性的影响

通过微管道流动试验,探讨疏水纳米SiO2的降压增注机理.在微尺度流动中,由于表面积/体积非常大,液固界面性质对流动有很大影响.在不同管壁界面条件下,用超纯水在内径约为25μm的毛细管内进行流动特性试验.结果表明:相同压力下,经过油基疏水纳米SiO2试剂处理后,水在微管中的流量有了较明显地提高;疏水纳米SiO2吸附能够使微管管壁具有超疏水性,从而产生水流滑移效应,达到减阻增流效果.