利用附加细砂粗糙度延迟由分布式粗糙度条带诱导的转捩

分布式粗糙度出现在风力/燃气涡轮叶片与飞机机翼等气动表面上，引起边界层提前转捩，导致升阻比/发电功率下降。尽管这是工程场景中反复出现的主题，由分布式粗糙度引起边界层转捩的机理尚不清楚，因此减轻其影响的方法很少。本工作中，我们提出一种被动方法，利用紧邻分布式粗糙度（砂纸条）上游与下游放置的二级细粗糙度条组合，来延迟由分布式粗糙度引起的边界层转捩。采用热线与 PIV 测量来刻画流动特征并量化转捩延迟。结果表明，同时放置于上游与下游的二级粗糙度条组合在延迟由主分布式粗糙度引起的转捩上最为有效。结果提示，上游粗糙度抬升边界层，降低了主粗糙度的有效雷诺数，而下游粗糙度减弱了主粗糙度脱落的涡强度。关于二级粗糙度长度与类型的参数研究表明，光滑条带亦可延迟转捩，且可能存在二级粗糙度的最优长度，超过该长度后增加下游粗糙度范围对转捩延迟的影响甚微。最后，在转捩发生后，流动中并无对应于二级粗糙度的特定特征，这表明二级粗糙度可在不显著改变转捩流动特征的情况下延迟转捩。结果指向一种可适应且实用的方法，用于提升具分布式粗糙度的气动表面的生命周期与效率。