为了降低汽车的气动阻力,提高燃油经济性,利用Fluent软件进行CFD仿真,研究模型尾部的非光滑结构对MIRA方背模型气动特性的影响。对光滑MIRA方背模型外流场进行分析,验证了仿真方法的可靠性。以凹坑的直径、深度、横向间距和纵向间距为设计变量,以优化气动阻力系数为目标,应用全局优化算法对凹坑非光滑结构的尺寸参数进行了优化。结果表明,优化后的非光滑MIRA方背模型减阻率可达到4.09%。为将非光滑结构引入汽车表面提供了一定的参考依据。

对车尾后缘布置仿生凹坑的高速磁悬浮列车进行数值模拟,研究仿生凹坑间距对磁悬浮列车气动性能的影响。研究结果表明,当气流流过尾车流线型前端仿生凹坑时,会在凹坑内部产生高速涡旋,使得车尾附近产生高速回流,增大尾车表面的正压区域面积,且凹坑间距越小,高速回流区范围越大,正压区域也越大。同时仿生凹坑对尾流涡旋有收紧、沉降作用,还会使得尾涡强度降低。当仿生凹坑间距过于密集,凹坑间距小于2.4×10-2H(H为列车高度),整车阻力会增加;当凹坑间距增大至2.4×10-2H~6.0×10-2H,整车减阻率随凹坑间距增大而持续增大至2.66%;当凹坑间距进一步增大至7.2×10-2H,整车减阻率下降为1.6%。

通过对鲨鱼盾鳞进行仿生,建成三维模型,以MIRA阶梯背模型为基础模型,将“盾鳞”模型安装在汽车的车头前部、轮胎前部、发动机盖与前锋窗玻璃连接处等不同位置,通过控制变量法,应用STARCCM+软件进行仿真,得出当数量、尺度一定时,三种位置均可使整车气动阻力降低,其中轮胎前部位置减阻效果最明显。计算和分析的结论可以为汽车的减阻研究、造型优化等提供科学的理论依据。

为减少高速列车在运行中的气动阻力及噪声,提高列车运行效率、节约能耗,提升旅客乘坐舒适度,提出凸包非光滑表面减阻技术应用于高速列车领域。以CRH3型高速列车为研究对象,通过在车体的头部和尾部加设凸包来控制湍流特性,以达到减阻、降噪效果。首先,利用PRO/Engineer建立非光滑表面CRH3高速列车简化模型,采用ICEM CFD软件对模型划分非结构网格;其次,应用Fluent流体仿真软件基于标准模型对稳态运行速度为300 km/h时的列车进行仿真计算空气阻力;最后,利用宽频带噪声模拟气动性能良好的列车外表面噪声。结果显示:将间距为460 mm、半径为40 mm、高度为10 mm的凸包阵列结构布设在前挡风玻璃周围对减小气动阻力有积极作用,阻力值为3715 N,减阻率为1.77%,而此参数凸包非光滑对列车裙板上缘有普遍降噪效果,最大降噪率为1.72%,而对车鼻处及车顶部则会增加噪声。...

旨在研究不同非光滑管道壁面流体摩擦阻力特性差异。基于仿生学原理和平板边界层理论,设计凹坑型、凸起型和波浪型3种非光滑管道壁面造型;采用数值模拟方法揭示不同非光滑管道壁面形态对流体摩擦阻力的影响规律;针对减阻性能最佳的凹坑型非光滑管道壁面,探索不同排列方式与流体减阻性能的关系。计算结果表明：凹坑型非光滑管道壁面沿程阻力系数最小,相比基准管道壁面模型其减阻率可提高35.57%;均匀排列方式的管道沿程减阻效果最显著。研究可对管道内壁面基于纹理减阻提供一定的参考依据。

仿生非光滑表面的减阻作用由于其在工程中的应用价值而被广泛关注。为了减小油气管道运输摩擦阻力损失,将蚯蚓体表的生物学特征引入管道中,设计了凸包型、凹包型2种非光滑壁面管道。结合理论分析、仿真模拟两种手段研究了仿生管道的高性能机理。通过对比仿生管道与普通管道内流体的流动特性,得到了性能最高的非光滑结构:凸包非光滑内壁管道。该管道相对于普通光滑管道,具有更高的减阻率,运输能量更强,流速更高,可为运输管道仿生减阻的深入分析提供参考。

综述了仿生技术在液压缸中密封、减阻抗磨以及降噪等方面的应用，提出了运用形态、结构和材料多元耦合仿生技术在液压降噪、液压缓冲吸能、液压油温冷却等液压应用领域方面进行设计制造并替换液压元件的设想，以期更大程度提高液压元件的性能。

为提高低速大扭矩水压马达配流副的承载能力进而降低摩擦减少磨损延长其使用寿命构思了具有6种不同凹坑形状的非光滑表面配流盘。运用数值模拟的方法对非光滑表面配流盘与马达转子端面组成的配流副间的液膜压力分布和承载能力进行了数值计算分析了非光滑表面凹坑深度、形状以及转子转速对承载力的影响。结果表明:具有相同凹坑深度的非光滑表面配流副间液膜承载力随转子转速的增加而增大;相同转速下圆形锥坑、方形锥坑、圆形半球坑所组成的非光滑表面其承载力随凹坑深度的增加近似呈线性减小但减小的缓慢其中圆形锥坑的非光滑表面配流副承载力对凹坑深度的变化最不敏感且承载力较高;相同转速下圆形柱坑、方形柱坑、三角形柱坑所组成的非光滑表面配流副液膜承载力随凹坑深度的增加近似呈双曲线规律减小且承载力在凹坑

采用半球凹坑单元构思光滑-非光滑交错分布的非光滑表面配流盘，通过CFD研究凹坑等分数（啪、直径（d）以及坑径比（3）对配流盘的水膜压力场、凹坑中速度场及举升力的影响。研究结果显示，非光滑表面可以产生动压效应，从而改善配流盘的润滑性能。当Nf=12，d=0．5mm，3=0．7时。配流盘的润滑水膜所产生的举升力最大，效果最优。为高压海水轴向柱塞泵配流盘的非光滑表面设计提供了理论参考。