湍流边界层沟槽结构和表面粗糙度影响机理的数值研究的中期报告.docx

湍流边界层沟槽结构和表面粗糙度影响机理的数值研究的中期报告 本研究旨在探究湍流边界层沟槽结构和表面粗糙度对气动性能的影响机理。本文为研究的中期报告，主要介绍了研究进展和初步结果。 首先，对于湍流边界层沟槽结构的影响研究，我们选取了常见的三种结构：齿槽、沙漏形和倒V形。通过数值模拟，我们得到了三种结构下的流场分布和湍流特性，并与平坦表面进行了对比。结果表明，在相同雷诺数下，齿槽结构下的湍流强度最强，表现出最大剪切应力和最强的碎片状结构；沙漏形结构下的湍流效果次之；而倒V形结构下的湍流强度最弱，流场结构比较整齐。这表明不同的结构形式对边界层流的剪切和湍流发展产生了不同的影响，为进一步深入研究差异提供了基础。 其次，针对表面粗糙度的影响，我们选取了不同尺度下的粗糙表面，并比较了其与平坦表面的湍流特性。结果表明，小尺度的结构对表面摩擦系数的影响更为显著，而大尺度的结构则对湍流剪切和流场脱轨等指标产生了更大的影响。因此，合理设计表面粗糙度的尺度和结构对气动性能的重要性凸显。 最后，我们将两个因素进行了耦合研究，分析了不同表面结构和粗糙度对流场结构和剪切应力的综合影响。结果表明，不同的表面结构对粗糙度的影响存在差异，且表面多尺度结构的综合作用往往相互叠加，产生更为显著的影响效应。 总之，本研究对于理解湍流边界层沟槽结构和表面粗糙度对气动性能的影响机理提供了一定的启示和基础，为改善流体力学设计提供了理论支持。