Estudio sobre las características del flujo de la capa límite bajo la influencia de la microestructura de la superficie
Autores: Lv, Hongqing; Liu, Shan; Chen, Jiahao; Li, Baoli
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Estudio sobre las características del flujo de la capa límite bajo la influencia de la microestructura de la superficie
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Consumo de energía
Reducción de arrastre
Control de capa límite
Turbulencia
Ranura en la superficie
Estructura de micro-ranura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
El consumo de energía de un vehículo está estrechamente relacionado con la resistencia que recibe, y es de gran importancia estudiar la reducción de la resistencia de un vehículo para promover la conservación de energía y la reducción de emisiones. La reducción de la resistencia por control de capa límite se logra principalmente controlando la estructura coherente en la turbulencia y reduciendo su intensidad y frecuencia de estallido. Se puede dividir en reducción de resistencia por control activo y reducción de resistencia por control pasivo. En la reducción de resistencia pasiva, las ventajas de la reducción de resistencia por ranuras en la superficie son relativamente obvias. En este artículo, se utiliza el método de simulación de grandes remolinos para estudiar el flujo de la capa límite con placas de ranura triangular y rectangular a lo largo de la dirección del flujo bajo flujo subsónico, y para explorar la influencia de una estructura de micro-ranura en la superficie sobre el flujo de la capa límite. Los resultados de la simulación muestran que el fluido dentro de la ranura puede ser bloqueado por la ranura triangular, lo que puede mantener el fluido de baja velocidad en el fondo de la ranura, y que puede aumentar el grosor de la capa viscosa así como reducir el gradiente de velocidad en la pared. El componente de tensión en dirección transversal del estrés de Reynolds en la capa límite de la ranura triangular y el estallido de turbulencia en la pared son inhibidos, y el flujo en dirección transversal en la capa límite es bloqueado. En el rango subsónico, se puede reducir aproximadamente un 10% de la fuerza de corte porque hay vórtices secundarios inducidos por los vórtices de flujo superior en la parte superior de la pared de la ranura, y estos vórtices secundarios pueden restringir el ascenso de la franja de baja velocidad en la ranura y reducir el estallido de turbulencia. La ranura rectangular crea un efecto de bloqueo débil sobre el fluido dentro de la ranura, que solo puede inhibir la pulsación en dirección transversal a velocidades subsónicas. La tensión de corte en la pared no puede ser reducida cuando la velocidad del flujo es baja, e incluso aumenta.
Descripción
El consumo de energía de un vehículo está estrechamente relacionado con la resistencia que recibe, y es de gran importancia estudiar la reducción de la resistencia de un vehículo para promover la conservación de energía y la reducción de emisiones. La reducción de la resistencia por control de capa límite se logra principalmente controlando la estructura coherente en la turbulencia y reduciendo su intensidad y frecuencia de estallido. Se puede dividir en reducción de resistencia por control activo y reducción de resistencia por control pasivo. En la reducción de resistencia pasiva, las ventajas de la reducción de resistencia por ranuras en la superficie son relativamente obvias. En este artículo, se utiliza el método de simulación de grandes remolinos para estudiar el flujo de la capa límite con placas de ranura triangular y rectangular a lo largo de la dirección del flujo bajo flujo subsónico, y para explorar la influencia de una estructura de micro-ranura en la superficie sobre el flujo de la capa límite. Los resultados de la simulación muestran que el fluido dentro de la ranura puede ser bloqueado por la ranura triangular, lo que puede mantener el fluido de baja velocidad en el fondo de la ranura, y que puede aumentar el grosor de la capa viscosa así como reducir el gradiente de velocidad en la pared. El componente de tensión en dirección transversal del estrés de Reynolds en la capa límite de la ranura triangular y el estallido de turbulencia en la pared son inhibidos, y el flujo en dirección transversal en la capa límite es bloqueado. En el rango subsónico, se puede reducir aproximadamente un 10% de la fuerza de corte porque hay vórtices secundarios inducidos por los vórtices de flujo superior en la parte superior de la pared de la ranura, y estos vórtices secundarios pueden restringir el ascenso de la franja de baja velocidad en la ranura y reducir el estallido de turbulencia. La ranura rectangular crea un efecto de bloqueo débil sobre el fluido dentro de la ranura, que solo puede inhibir la pulsación en dirección transversal a velocidades subsónicas. La tensión de corte en la pared no puede ser reducida cuando la velocidad del flujo es baja, e incluso aumenta.