減阻的案例
文檔 I 借助 CFD 軟件進行船舶減阻分析（免費下載）
對注入氣泡后流動參數改變的研究
對速度為 10 節時不同注入流速的研究
不同大小注入孔的流動參數比較
船體減阻系統
詳細了解 2018 年采用杰出西門子軟件進行的一項 3D 數值研究，研究內容是通過在船體之下注入氣泡來減少摩擦阻力。此外，研究人員還探索并比較了不同水速下不同注入流速的差別。
仿真結果
ALS 效果取決于可減小雷諾應力和剪應力的液體局部有效粘度和密度
ALS 效果同時還受船舶速度和空氣注入流速的影響，后者決定了氣泡是否聚并以及是否形成空氣層不同
大小注入孔的減阻值變化微乎其微
部分資料截圖
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—END—
展開 汽車頂部的鯊魚鰭是何方神圣
那就看看仿真的計算結果，裸車的，統計一下風阻是338牛。加一排渦流發生器的車身阻力320N，渦流發生器所受阻力19N。
看這個結果，車身的阻力可能降一點，但渦流發生器本身還有阻力，加一起基本差不多，所以綜合看，渦流發生器對于時速100公里的汽車，減阻效果可以忽略不計。在飛機上之所以有效，和飛機速度快息息相關。
在統計結果時我還偶然發現個有意思的現象，就是加一排渦流發生器的汽車，升力居然減小了131N。
最后做個總結：汽車頂部鯊魚鰭是用來放天線增強車內通訊信號用的，而做成渦流發生器的形狀，理論上能減阻，但實際由于汽車速度不高，基本沒有減阻作用。但一排渦流發生器放車上，對于減小汽車升力，防止汽車發飄有點作用，所以在高速行駛的F1塞車上時而能見到。
本期就到這啦，下期見，拜拜。
展開 層流機翼設計技術現狀與發展
圖1 典型民機阻力分解圖
要在現有基礎上進一步減少機翼阻力（更準確的說法是提高升阻比），一方面取決于新技術的成熟使得飛機設計能夠選用更有效減阻的氣動布局形式，如翼身融合；另一方面可以通過精細的氣動力設計和流動控制技術來減少干擾阻力、摩擦阻力、誘導阻力以及激波阻力。由于機翼表面的流動形態有層流和湍流之分，層流區域的摩擦阻力遠小于湍流區域，因此通過層流翼型、層流機翼設計以及層流流動控制技術減小摩擦阻力成為機翼減阻重要的發展方向。據某自然層流機翼研究項目（TELFONA）評估，采用自然層流機翼可有效減阻10%以上，采用混合層流控制技術，以A340為例，減阻量可達到14%。Fokker100飛機加裝自然層流翼套的飛行試驗表明，層流機翼可以獲得15%的減阻量。相比于其他阻力的減小量（如由于橢圓升力分布已盡力滿足、展弦比受構型限制，誘導阻力的減小余地很小）而言，這樣的減阻量是極具誘惑力的。
因此，層流機翼一直作為最具減阻潛力的技術之一，吸引著飛機設計人員的關注。美國NASA于2009年10月1日啟動了為期5年、計劃投資3.2億美元的環保航空ERA計劃，將層流機翼和層流控制技術研究列為3大研究內容之一。與此同時，歐洲清潔天空聯合技術計劃投資超過5億歐元開展層流機翼和具有被動和主動層流控制與載荷控制的智能機翼的研究。國內在“七五”“八五”期間，由航空工業一飛院牽頭開展了民機自然層流機翼設計技術的預研，從“八五”開始，國內不斷通過自主創新及國外研究機構的合作的形式，在先進高效自然層流機翼設計、試驗及飛行驗證等方面進行了大量的研究工作。縱觀國內外對民用飛機新概念布局和先進設計技術的研究，無一例外都將層流機翼技術列為其中重要的內容，可見該項技術在未來民機的研制中具有重要的價值。
展開 激波只是氣體被突然撞擊的受傷面
二、激波阻力的減阻設計
問：超音速飛行器設計盡量減小端頭尺寸，即使如此也會產生激波。激波本身是高能量載體，是不是飛行器設計時要避免激波“打”到飛行器，尤其避免打到翼或舵等部位。
激波不是高能量載體，但是我們要避免激波“打”到飛行器。
避免激波“打到”飛行器的表面，很重要。如果激波打到你，說明你已經探出頭了，撞擊到了激波外靜止的空氣，在你的臉上產生新的激波。
翼、舵等部位，不得不探出頭，獲得反擊力，改變飛行器的方向，或者產生額外的升力。一不小心就撞擊到激波外的空氣，舵與空氣撞擊出什么事情，它也沒辦法，這是它的使命和宿命。
問：可以采取氣動撐桿設計手段嗎？長征火箭的逃逸塔是否也起到了氣動撐桿減租的作用？
長征火箭的逃逸塔，當然是為了救命。幸好中國的火箭一直都沒有用到逃逸塔，我們的宇航員都很安全地上天，又安全地落地。逃逸塔也許真的一物兩用，既保證宇航員安全，又可以減阻。
氣動撐桿好比在飛行器的前方打開一把雨傘，將激波頂到前方，讓飛行器“躲”在激波的陰影區里。氣動撐桿的迎風面積很小，受到的阻力很小，以較小的面積頂在前面，承受第一波打擊，打開一條通道，較大的飛行器躲在后面，受到較小的阻力。這是氣動撐桿減阻的原理，一種奇妙的減阻方法。
你愿意四周的空氣是靜止的，還是已經被頭車帶著向前跑的空氣？氣動撐桿就是車隊開道的頭車。
三、對激波的利用
問：神舟飛船大鈍頭設計，這種設計再入時會產生激波阻力，從而把大部分能量轉化為激波能，降低放熱的壓力，最為關鍵降低了飛船的速度，有利于低速著陸。類似圓錐外形的神舟飛船是不是也躲開了激波對飛船的打擊？
飛船要返回地球，進入大氣層的時候速度很快。所以飛船要阻力越大越好，快點將返回的速度減小。
飛船的設計目標與飛行器相反，要產生更強的撞擊，更大的阻力，更快地減速。
展開 
國防科技大學羅振兵教授團隊：主動流動控制技術
盡管如此，高超聲速飛行器依然面臨著降熱、減阻、控制、進氣道起動等一系列難題，激波、激波與邊界層干擾、邊界層轉捩、湍流邊界層、流動分離等復雜流動現象極大地影響了飛行器的氣動性能與熱防護系統設計。清晰地認識高超聲速飛行器近壁典型流場的精細結構，并對其施加合適的流動控制，已成為航空航天領域發展研究的熱點與難點。
面對高超聲速復雜流動與控制這一世界性難題，國防科技大學主動流動控制與吸氣式推進動力前沿交叉團隊負責人羅振兵教授從多學科交叉中創新發展了高超聲速流動控制理論和方法，解決了傳統合成射流高速流場控制環境適應性差、能耗大和控制力不足的難題，將合成射流從低速流場控制拓展到了超聲速/高超聲速流場控制。
近年，該團隊在超聲速/高超聲速、低速/亞聲速飛行器主動流動控制、防除冰、主動流動控制飛行控制技術等方面取得系列重要進展。利用NPLS技術系統研究了附壁三角翼超聲速層流繞流流場，獲得了復雜激波干擾、尾跡擬序渦的空間結構和時空演化特征，建立了超聲速三角翼渦流發生器尾流區的流動結構模型。相關研究發表在APL等期刊。
團隊提出了基于速度-溫度耦合控制的超聲速湍流邊界層減阻控制方法，耦合了傳統壁面吹氣控制與壁面加熱控制的優勢，通過直接數值模擬研究發現適當增加壁面吹氣的溫度可以在保持凈節能率的前提下大幅增加減阻率，達到1+1=2的控制效果。相關研究發表在PRF、AST上。
利用新型無源逆向等離子體射流控制超聲速鈍頭體弓形激波，典型模式下鈍頭體弓形激波脫體距離明顯增大，流場中存在典型的短穿透模式和長穿透模式，該方法通過電參數進行操控，無需額外氣源，最高平均減阻效果達25.82%。相關研究發表在PoF、CJA等期刊。
展開 賽場的自行車輪，為什么是實心圓盤
比如，風阻更小的頭盔、專業的騎行服，甚至減阻設計后的車把。
那么，高速旋轉的車輪，自然也不會被放過。傳統的輻條車輪旋轉起來后，條條鋼絲產生紊亂氣流，增加了前行的阻力，換成實心圓盤，阻力就小多了，賽車界稱之為“封閉輪”。
這是用流體仿真軟件AICFD模擬計算的結果，當以時速50公里行駛時，圓盤車輪比輻條車輪所受風阻降了約40%。
看到這里，你可能會問，如果封閉輪減阻效果這么好，那肯定會統治地球，可是還有不少比賽用的是普通的輻條車輪，日常生活中更多的也是輻條車輪。這又是什么原因呢？
封閉輪風阻小，指的是沿著騎行方向。但垂直于騎行方向，阻力那就大了，封閉輪簡直就像一堵墻，側風吹來，連穩定性都會受到影響。所以在可能存在側風的室外自行車比賽中，一般是不用封閉輪的。即使用，也只敢用在后輪，而極少用在需要控制方向的前輪上。
如果既想減阻，又想保持穩定性，也有平衡折衷的辦法，就是用這種介于輻條車輪和封閉輪之間的“刀輪”。
本期就到這啦。希望看比賽時，能幫你一邊看熱鬧，一邊看門道，下期見，拜拜~
展開 高爾夫球表面為什么有這么多小坑？
咦，你說菲爾普斯的鯊魚鰭泳衣，是不是就是這個原理，他那個雖然不是坑，但是是小凸起，凹呀凸都一樣，都是增加表面粗糙度，實現減阻。
說了很多啦，今天視頻就先到這吧，雖然實驗翻車啦，但其實這個仿真也不好做，半個月才做出來的，試了很多計算模型，后來用的大渦模擬。希望我的努力沒有讓你太失望，期待和你下周見！拜拜！
市政給排水工程中的頂管施工技術分析
4、給排水管道頂管施工工序及其注意事項
4.1 給排水管道頂管施工工序
給排水管道頂管施工技術的工序一般包括穿墻、頂管出洞、注漿減阻以及頂管糾偏這些步驟。穿墻即是指打開穿墻悶板，將工具管頂出井外的工作，該過程需要做好嚴密的止水措施。在穿墻前期需要對穿墻過程中可能出現的問題進行分析并制定相應的解決方案，如在穿墻過程中為了保證穿墻孔外側土地的穩定性，對穿墻管外側進行注漿固結操作。頂管出洞是頂管施工工序中非常關鍵的一道工序，具體是指頂管機和第一節管子破出封門進入土中的操作，由于其復雜性該過程事故發生的頻率很高，其中，管線偏移是最為常出現的狀況。為了防止管線的偏移，我們可以事先將工具管調零，并在工具管下安裝支撐設施，一旦出現管線下降的狀況，及時采取措施進行調整，常用的方法有主頂油缸糾偏、設初始角等。注漿減阻是頂管施工中非常重要的一道防護工序，其貫穿于整個頂管推進作業中，具體是指對管道外圍的縫隙填充壓注觸變泥漿，以減小推進過程中的阻力，同時也能起到防止地面下沉的作用。在頂管施工中，管線的偏移是較常出現的狀況，在實際作業中，通常是通過設立四臺糾偏千斤頂對方向進行糾正。糾偏千斤頂的糾偏是一項細致的操作，通常是通過多次的微調來達到最終的糾偏目的，糾偏的方法視具體操作而言，如機頭偏左時則左伸右縮，出現旋轉情況時則采取反相加重的措施等。
4.2 給排水管道頂管施工的注意事項
(1)壓漿措施的注意事項
需要采用觸變泥漿，在頂進過程中同時向管道外壁壓入減阻泥漿，形成泥漿套，泥漿套在起到減阻作用的同時也能起到一定的支撐作用，需要重視的是，頂端機頭尾端的壓漿需要與管道的頂進同步，同時，在中續間和中部管節處等地方需要及時的跟蹤補漿。
(2)管線糾偏中的注意事項
頂進的路線需要嚴格地按照設計路線進行，可利用可伸縮的超提刀和千斤頂進行糾偏。
展開 流體力學高光時刻，奧運賽場上高科技泳衣的沉浮
1992年的巴塞羅那奧運會，有廠商就推出了聲稱可減阻15% 的泳衣。最終，該屆奧運會53%的游泳獎牌得主，都穿了這款泳衣。
此時，泳壇還沒有認識到科技的威力。區區一件泳衣，又沒有動力，還能翻了天不成？1999年，著名的“鯊魚皮”泳衣橫空出世，并得到了國際泳聯的使用許可。在隨后的2000年悉尼奧運會上，鯊魚皮泳衣小試牛刀，拿走了83%的獎牌，并破了13個世界紀錄，占比87%。從此，泳壇不平靜了，軍備競賽的氣息愈發濃厚。
2004年，47名運動員穿著第二代鯊魚皮泳衣，登上了雅典奧運會的領獎臺。2008年的北京奧運會，高科技泳衣到達了真正的巔峰，最新一代的鯊魚皮泳衣成為了泳壇的絕對霸主。造就了94%的游泳冠軍，包括八冠王并三破世界紀錄的“飛魚”菲爾普斯，以及中國唯一一枚游泳金牌得主劉子歌。
這這這，再不管不行了。如此下去，游泳運動從拼體能變成拼財力了！ 奧運精神何在，體育意義何在？正所謂“欲讓其滅亡，先讓其瘋狂”，2010年國際泳聯緊急給這場軍備競賽踩了剎車。明確規定，男子泳衣只允許覆蓋腰部到膝蓋，女子泳衣只允許覆蓋肩部到膝蓋，且泳衣的材料必須是紡織物。
高科技泳衣從此被封禁，大家也就看到光膀子運動員同臺競技的場景。
如今硝煙散盡，我們回看“鯊魚皮泳衣”何以具有如此威力。難道是鯊魚皮足夠光滑嗎？
實際恰恰相反，鯊魚皮表面有很多細微的凸起，形成一排排溝槽。這些溝槽讓表面更粗糙，但卻能實打實地減小阻力。
至于溝槽的減阻機理，目前學術界普遍認為，是溝槽結構有助于引導流體平滑地流過固體表面，抑制湍流旋渦在固體表面的橫向遷移，進而減小了阻力。
理論理解起來很復雜，我們用天洑國產流體仿真軟件AICFD做個計算直觀地看一下。
兩個水槽模型，一個底面是平板，一個帶有溝槽。計算水流過時底面所受阻力。
展開 2019年流體力學實驗技術發展與展望研討會在京召開
隨后，沈陽飛機設計研究所副總設計師黎軍研究員從實際作戰需求出發提出飛機在研制過程中對氣動實驗測量技術的需求，并做了精彩的報告；中科院力學研究所李戰華研究員從流體力學實驗測量基礎出發總結了近幾十年以來流體力學測量技術的發展現狀，并分別從時間和空間尺度提出了對于流體力學實驗測量方面目前所存在的瓶頸，同時她認為流體力學測量可以借用目前的人工智能技術獲得更好的發展；中國科學技術大學羅喜勝教授做了題為“極端條件下的界面失穩與湍流混合的實驗研究：進展與挑戰”的報告，詳細講述了超高速激波管的設計思路及應用情況和取得的創新性研究成果；上海交通大學劉應征教授對PSP測量技術的研究進展與未來趨勢進行了詳細介紹，認為Light-Scanning PSP system 是PSP測量技術發展的重要方向之一；北京航空航天大學楊立軍教授做了“噴霧火焰動態熱釋放率測量方法”的報告，提出了一種間接測量熱釋放率的實驗方法；天津大學姜楠教授系統地介紹了他們團隊在流動減阻方面開展的大量研究工作，如采用微槽道結構、超疏水表面、添加聚合物等，通過對精細測量結果的分析獲得了流動減阻的機理；中國科學院大學倪明玖教授以磁約束核聚變堆中的磁流體力學問題為背景，詳細介紹了團隊在強磁場、大溫差的極端環境下所開展的一系列實驗研究工作，并針對不透明液態金屬內部流動測量指出了未來實驗技術的發展方向；清華大學孫超教授詳細介紹了他們在微尺度領域所發展的精細氣膜厚度的光學測試方法，為相關實驗測試技術的發展提供了思路；國防科技大學易仕和教授做了“高超深度流場超高幀頻NPLS成像測試技術及其應用”的報告，展示了他們團隊所發展的這種先進流場測量技術對高頻流動的測量結果。
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圖22 雙后掠乘波體氣動焦點變化[40]
Fig.22 Variation of aerodynamic focus of double-swept waverider[40]
5.3 減阻降熱
減阻降熱是進行高超聲速飛行的飛行器歷來存在的技術難題［60］。為達到高速飛行下盡可能減少激波阻力和粘性阻力的目的，高超聲速飛行器整體構型多采用大長細比機身，飛行器頭部更需要尖前緣設計，但這在降低阻力的同時帶來了嚴重的氣動加熱問題，而傳統鈍化前緣半徑的方式又會導致飛行器頭部產生弓形激波而增加飛行器的激波阻力和摩擦阻力。因此，在保證飛行器氣動力、總體裝載需求的情況下，研究飛行器在不同流場中的氣動加熱機理、合理優化飛行器外形、尋找新型減阻防熱材料是寬速域飛行器設計的重要研究方向。
5.4 推進技術
超燃沖壓發動機是高超聲速飛行器的動力研究熱點，燃料增混、燃燒強化、邊界層轉捩和燃燒熱防護等是目前超燃沖壓發動機的研究難點［61］，并且單一動力結構無法滿足從水平起飛到高超聲速階段的動力需求。組合動力中，火箭基組合循環發動機（Rocket Based Combined Cycle，RBCC）引射階段推力小，不適用于水平起降；渦輪機組合循環發動機（Turbine Based Combined Cycle，TBCC）低速階段比沖較大，經濟性能好，具有較好的工程應用前景［62］。由于不同飛行階段對飛行動力的需求不同，因此如何實現模態良好轉換是推進技術的研究難點［63］。
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全參數化建模優化軟件CAESES 5.3用戶培訓會順利舉辦
未來，天洑軟件將持續深化與國內外合作伙伴及行業用戶的協同創新，推動CAESES在船型優化、節能減阻等關鍵場景的深度應用，助力全球船舶工業加速向智能化、綠色化方向升級，共同構建開放共贏的船舶技術生態。
能效才是電動車的硬通貨
首先，就是減阻。除非可以在天上飛，空氣阻力和滾動阻力永遠是影響地面交通工具速度的最大障礙。VISION EQXX的風阻系數Cd值只有0.17，迎風面積僅有2.12平方米。相較而言，EQS的風阻系數為0.2，前臉迎風面積為2.51平方米，有效空氣阻力面積僅為0.5平方米。因此，VISION EQXX的空氣阻力將進一步降低。
除此之外，VISION EQXX還使用了滾動阻力更低的節能取向輪胎。奔馳聯合普利司通，為其量身定制了一套Turanza Eco系列的低滾阻輪胎。并采用電動車型常用的窄胎寬大直徑的尺寸設計，20英寸的輪胎直徑，胎寬卻只有185毫米。配合全封閉式的輪轂造型，以及前包圍兩側和翼子板上的通風孔共同組成的air breather風幕，讓EQXX的輪胎滾阻系數只有4.7。
其次，減重也十分關鍵。在VISION EQXX的車身上，奔馳采用了輕量化復合材料與一體式仿生鑄件結構，對車身進行減重。例如，車門由碳纖維、玻璃纖維和鋁合金混合而成，電池頂蓋采用源自F1方程式賽車工藝的可持續碳纖維-甘蔗復合材料。而輕量化單體結構鑄件取代了由多個部件拼接構成的沉重部件，與傳統工藝相比，重量降低了20%。
在電池方面的減重措施同樣不容忽視。VISION EQXX搭載一塊具有近100千瓦時能量的專用電池包，與海外版EQS的電池電量幾乎持平，而電池包體積卻縮小50%，尺寸僅為200 x 126 x 11厘米，質量減輕30%，僅重495千克，這使其足以被放置于一輛緊湊車型中。
展開 NASA被動氣動彈性剪裁機翼完成第二輪載荷試驗
最終，使用PAT機翼可以節省的燃料量將決定其最終的價值，一般而言，增加機翼展長也會帶來結構重量的增加，但絲束牽引技術可以讓機翼獲得減阻和減重的綜合效益，從而轉化為燃油效率的優勢。
阿姆斯特朗飛行負載實驗室首席測試工程師拉里哈德森（Larry Hudson）表示，這項研究的另一個很重要的收獲是，讓研究團隊掌握了高度柔性、大展弦比機翼的試驗方法，學會了如何使用特殊的架空加載系統（overhead loading system）來達到預期的試驗目標，掌握了應對高度柔性機翼在試驗中翼尖會產生較大位移的方法，這使得該團隊有能力對其他柔性機翼開展類似的試驗。
該項目由NASA航空研究任務事務部的先進航空運輸技術（AATT）項目資助。該項目旨在研究結構更輕的機翼，并使其效率是當前商用和軍用飛機機翼的兩倍。試驗所用的機翼由位于俄亥俄州代頓的極光飛行科學公司設計，并在該公司位于密西西比州哥倫布市的工廠制造。
航空工業發展中心 宋剛
展開 韓占忠老師“fluent通用流體數值模擬學習“北京理工大學舉辦
其中涉及到模型的建立、網格的劃分、材料的選取、邊界條件的設置、計算方法及紊流模型的選取、UDF的應用等；
（1）FLUENT二維內流——軸對稱縮放噴管內的流動及分析；
（2）FLUENT二維外流——翼型的繞流流動及分析；
（3）FLUENT三維內流——引射器的工作過程分析；
（4）FLUENT三維內流——兩棲車輛的水上航行過程分析—VOF多相流模型的應用；
三，FLUENT/CFX應用與提高 求解器/邊界條件；
（1）FLUENT中的湍流模型；
（2）FLUENT為多相流模型；
（3）FLUENT瞬態問題分析；
（4）FLUENT多相流中的空化問題分析；
四，FLUENT UDF的案例實操 （1）噴管內非定常氣體流動——軸對稱模型與UDF用于速度入口和壓力入口邊界設置
（2）噴管內定常氣體流動——軸對稱模型與UDF用于管道入口邊界的非均勻速度分布
（3）固壁間的氣體絕熱流動——UDF用于固體壁面的正弦溫度分布
（4）液態金屬的凝固問題——UDF用于改變粘性和添加源項
（5）攪拌器內的流動——移動邊界的MRF方法與滑移網格
（6）噴泉的噴射過程——水氣兩相流動VOF模型的應用
（7）空氣濾清器內的流動計算——多孔介質問題
（8）旋風分離器內流動——DPM模型的應用
五、FLUENT在工程實例分析及練習 （1）FLUENT在流體機械領域的應用（泵或風機分析實例）；
（2）FLUENT在換熱及制冷領域的應用 （換熱器分析實例）；
（3）FLUENT在外部減阻問題的應用 （空化問題研究）；
六，輔助課程 （1）疑難解答
（2）分組討論；
（3）關鍵問題解析；
（4）學后交流、QQ群建立；
學習地點：北理工軟件學院機房上課 聯系人：彭東康
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