微气泡减阻机理及其应用的基础研究
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利用空气形成膜来减少阻力的例子船舶气膜减阻节能技术的应用试验
当前国际上因对船舶低碳的要求,船舶利用空气减阻进一步引起人们的重视。
2013年设计建造船舶将行EEDI规则,为船舶低碳规定了指标规范。
早在1987年国外科学家提出了船舶空气润滑的概念,国际上许多国家都曾投人了大量人力物力研究船舶空气减阻,当前已取得了较大的进展。
目前世界上主要形成以下三种船舶空气减阻技术形式。
一种为船底倾斜板断级气泡减阻节能技术,该技术主要用于过渡型高速船型上,船底设置数道倾斜板借助于船速在船底倾斜板后面形成拱状气泡,气泡长度与船速的平方成正比。
二为船舶微气泡减阻节能技术。
利用船上风机向船底输入空气时通过船底微孔形成微气泡水气混合物从而实现船舶气泡减阻节能。
三为我国自主创新船舶气膜减阻节能技术。
作者于1982年研究得出了与水的表面张力有关与吃水深度无关的气泡膜常数,后谓之气膜定律,进而通过试验研究得出船底气膜形成规律,设计了船舶气膜减阻节能装置系统获国家发明专利,为上海市高新技术成果转化项目。
利用船上风机向船底输人空气时,通过船底安装的横向导流板装器能有效形成船底薄层空气膜,使船底与水的接触替代为与空气的接触,从而可实现船舶阻力显著降低,本发明使我国在国际上首先解决了船底有效形成薄层空气膜的技术难题。
试验研究和实船应用测试结果都说明,船舶利用气脑减阻节能技术可减少船体与水的接触面积
30-50%,可实现运输船和高速船节能15-20%左右。
本文主要介绍船舶气膜减阻节能技术的应用测试和分析,我国自主创新船舶气膜减阻节能技术经历了艰难的历程,克服了诸多技术难题,积累了可贵的研究和应用经验,为船舶节能低暖开发了一条经济实用的技术途径。
仿生表面微结构减阻优化及机理研究综述作者:王政李田李明张继业来源:《河北科技大学学报》2017年第04期摘要: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。
关键词:仿生学;表面微结构;减阻;湍流结构;气动阻力中图分类号:Q692文献标志码:A收稿日期:20161206;修回日期:20170323;责任编辑:王海云基金项目:国家自然科学基金(51605397);牵引动力国家重点实验室自主研究课题资助项目(2016TPL_T02)第一作者简介:王政(1993—),男,河南南阳人,硕士研究生,主要从事列车空气动力学方面的研究。
通信作者:李田博士。
Email:litian2008@王政,李田,李明,等.仿生表面微结构减阻优化及机理研究综述[J].河北科技大学学报,2017,38(4):325334.WANG Zheng,LI Tian,LI Ming,et al.Review of mechanical research and aerodynamic drag reduction of bionic surface microstructures[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2017,38(4):325334.Review of mechanical research and aerodynamic dragreduction of bionic surface microstructuresWANG Zheng1, LI Tian1, LI Ming2, ZHANG Jiye1(1.State Key Laboratory of Traction Power, Southwest Jiaotong University, Chengdu,Sichuan 610036, China; 2.CRCC Tangshan Company Limited, Tangshan, Hebei 064000,China)Abstract:Some typical living creatures with a nonsmooth surface in nature are introduced. The law of the fact that an appropriate microstructure surface can transform the turbulent structure of nearwall region is briefly stated. The research status of the type of microstructure surface, the drag reduction of microstructure surface, the mechanism of drag reduction of microstructure surface and its application so far are commented. The extended types of grooves are proposed, and it is suggested that the current research on drag reduction should be extended for structures with complexshapes. The analysis indicates that the types of bionic microstructure surfaces have great effect on drag reduction, the mechanical research and aerodynamic drag reduction are focal points of the bionic microstructure surface drag reduction technology, which can further improve the efficiency of energy conservation and reduce consumption, and has a great prospect in engineering fields such as aircraft, highspeed trains, cars, etc.Keywords:bionics; microstructure surface; drag reduction; turbulent structure;aerodynamic drag《能源发展战略行动计划(2014—2020年)》提出“科学合理使用能源,大力提高能源效率,推进重点领域和关键环节节能”。