表面粗糙度对俯仰翼板推进性能的影响
流体动力学
2023-01-11 v1
摘要
表面纹理对静态表面的水动力影响 ranging from 较大的阻力惩罚（粗糙）到潜在的性能收益（类鲨鱼皮）。尽管其具有广泛的研究意义，但粗糙度对拍动系统的影响受到的关注有限。在本工作中，我们通过实验探究了粗糙度对谐波俯仰翼板非定常性能的影响，实验采用具有不同表面粗糙度的翼板，在固定斯特劳哈尔数（Strouhal number）下、雷诺数（Re）范围 15k-30k 内进行。翼板表面粗糙度通过改变球形帽状元件在推进器面积上的分布来调节。我们发现，在所考虑的 Re 范围内，与光滑表面相比，添加表面粗糙度并未改善性能。流场分析显示，无论翼板表面粗糙度如何，尾流几乎完全相同。性能降低主要源于型阻的增加。然而，我们发现，在相同的平均攻角下，粗糙度引起的阻力惩罚从静态翼板的 76% 降低到拍动翼板的 16%，且在最高 Re 下测得降幅最大。我们的发现强调，粗糙度对动态系统的影响与对静态系统的影响非常不同，因此不能仅利用从静态情形获得的信息来解释。这也表明，非定常拍动系统的性能对表面粗糙度的变化更具鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2301.03942,
title = {Effects of surface roughness on the propulsive performance of pitching foils},
author = {Rodrigo Vilumbrales-Garcia and Melike Kurt and Gabriel D. Weymouth and Bharathram Ganapathisubramani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.03942},
year = {2023}
}