12 / 2021-04-11 16:35:09

仿生微梯度表面减阻降噪性能研究

“鲨鱼皮减阻降噪效应”是由鲨鱼表皮沟槽结构与体表粘液共同作用产生的。以鲨鱼表面特殊的盾鳞结构为研究对象，基于流场大涡模拟和声学FW-H方程，对仿鲨鱼皮不同简化模型的非定常流场及流致噪声进行数值模拟，系统分析了直沟槽、不连续直沟槽、高低棱梯度沟槽和仿鲨鱼沟槽表面简化模型对流场和流噪声辐射特性的影响。发现仿鲨鱼沟槽模型表面在顺流向和展向两方向上的作用相辅相成，能够拓宽减阻速度范围，产生比直沟槽更好的减阻效果。相比于光滑表面，仿鲨鱼沟槽表面减少了壁面边界层分离涡噪声的产生，使得仿鲨鱼沟槽表面在各个频率段均表现出很好的降噪效果。利用双向流固耦合验证了仿鲨鱼粘液柔性表皮的减阻效果，柔性沟槽表面的形变能够影响近壁区的速度分布，起到一定的延迟湍流转捩的作用。此外，以不连续直沟槽为研究对象，通过分析沟槽不同几何形状对流场的影响推导出最佳减阻效果参数。