课题基金 / 基金详情

水下回转体首部超疏水表面边界层自然转捩机理的研究

批准号:
12072230
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
张永明
依托单位:
学科分类:
湍流与流动稳定性
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张永明

项目摘要

结项摘要

张永明的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
水下回转体首部超疏水表面边界层自然转捩的机理,一方面与水下航行体首部流动噪声干扰声呐探测的技术瓶颈问题密切相关,有着重要的工程实际意义;另一方面处在超疏水表面流动转捩研究的前沿,有着重要的科学意义。本项目拟通过流动稳定性分析结合数值计算的方法,研究这一关键科学问题的四个方面。第一,确定超疏水表面对层流基本流的影响机理。第二,确定超疏水表面对小扰动失稳的影响机理。第三,确定超疏水表面对层流区壁面压力脉动的影响机理。第四,确定超疏水表面对自然转捩位置的影响机理。为了循序渐进,先对水下平板边界层进行研究,再对水下回转体首部边界层进行研究。拟通过上述研究,一方面在工程上,为解决首部流动噪声干扰声呐探测的实际问题提供基础支撑;另一方面在科学上,实现对超疏水表面流动自然转捩机理更深入、更全面、更系统的认识。
英文摘要
The natural transition mechanism in the bow boundary layers on superhydrophobic surfaces over an axisymmetric body in water is of great importance to both engineering and science. On the one hand, this problem plays a key role to the technical bottleneck problem, i.e. the flow noise at the forebody of an underwater vehicle disturbing sonar detecting. On the other hand, the problem is at the research forefront of the flow transitions on superhydrophobic surfaces. In the present project, we plan to investigate four aspects of this key scientific problem by doing instability analyses and numerical calculations. Firstly, it is expected to confirm the influence mechanism of the superhydrophobic surfaces on the laminar flows. Secondly, it is expected to confirm the influence mechanism of the superhydrophobic surfaces on the instability characteristics. Thirdly, it is expected to confirm the influence mechanism of the superhydrophobic surfaces on the pressure fluctuations on the wall in the laminar region. Fourthly, it is expected to confirm the influence mechanism of the superhydrophobic surfaces on the locations of natural transitions. We plane to start the research in the flat-plate boundary layers before the investigation in the bow boundary layers over an axisymmetric body. The present project has two aims in engineering and science. On the one hand, it aims to provide basic support to solve the engineering problem, i.e. the sonar detection being disturbed by the flow noise near the forebody of an underwater vehicle. On the other hand, it aims to develop and deepen our understanding of the natural transition mechanism of the flows on superhydrophobic surfaces.
水下航行体边界层转捩位置对流动噪声有重要影响,进而影响首部声纳的探测能力。超疏水表面壁面处存在一个滑移速度,这会对边界层流动产生明显影响。然而相关的自然转捩及流动稳定性研究之前尚未见到。.本项目选取平板和回转体两种常见的水下航行体,详细分析了超疏水表面的流动稳定性,并使用eN方法预测了自然转捩位置。研究发现超疏水表面具有转捩延迟作用,并抑制了层流区壁面压力脉动,这表明涂覆超疏水表面可以达到降低流动噪声的目的。具体的工作和结论如下:.1、建立了数值方法。针对超疏水表面平板边界层和回转体边界层,发展了相应的层流边界层基本流计算方法和线性稳定性分析方法。.2、研究了超疏水表面平板边界层流场特点。研究发现超疏水表面的边界层更薄,不稳定区更小,转捩位置更靠下游,层流区壁面压力脉动更弱。发现随滑移长度增大,延迟效果越好。还发现随着来流速度的升高,存在一个危险速度,此时转捩位置最靠近前缘。.3、发现了前缘区对层流基本流、流动稳定性和转捩位置的影响。研究发现前缘区影响使得超疏水表面的层流边界层变得更薄,壁面滑移速度变得更大。前缘区影响还使得不稳定区变得更小,转捩位置更靠下游。.4、超疏水表面SUBOFF外形回转体边界层厚度变小,临界失稳位置更靠下游,转捩位置向下游移动,壁面压力脉动被抑制。发现滑移长度越大,转捩位置越靠下游。对于回转体而言,也观察到一个危险速度。.5、本项目继续研究了超疏水表面在不同外形和尺度的回转体下的转捩延迟效果。发现超疏水表面总是具有稳定边界层和延迟转捩的效果。不同外形回转体的层流基本流、边界层稳定性和转捩都存在差异,其中尺度较小时,不同外形结果间差异较小,尺度较大时差异非常明显。随着模型尺度的增大,出现一个“危险”的尺度,此时转捩位置最靠前。
高超声速椭圆锥短轴流向涡处的全局稳定性研究
  • 批准号:
    11672204
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    张永明
  • 依托单位:
展向局部自由流湍流下边界层bypass转捩的二次失稳机理的研究
  • 批准号:
    11202147
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    张永明
  • 依托单位:
国内基金
海外基金