水下航行器仿生非光滑表面减阻特性

作     者：唐俊 刘岩岩 闫一天 TANG Jun;LIU Yanyan;YAN Yitian

作者机构：天津大学建筑工程学院天津300354 

出 版 物：《兵工学报》 (Acta Armamentarii)

年 卷 期：2022年第43卷第5期

页      面：1135-1143页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 1002[医学-临床医学] 07[理学] 08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(11204010)。 

主　　题：水下航行器 仿生非光滑表面 虎鲸 SUBOFF潜艇 减阻 

摘      要：为节约能源和制造高性能的航行器,基于虎鲸皮肤结构设计一种可显著降低水下航行器阻力的新型仿生非光滑表面。通过数值模拟评估不同形状参数下非光滑表面的减阻性能,讨论仿生非光滑表面对近壁面流场和湍流强度的影响。结果表明:仿生非光滑表面在较大速度范围可以增加湍流边界层厚度,降低流场湍流强度,减少表面摩擦阻力;在0.5~15 m/s速度范围内,应用仿生非光滑表面的平板摩擦阻力减少9%以上,最大总阻力减阻率达到7.57%;将该仿生非光滑表面应用于无附体SUBOFF潜艇模型表面进行减阻优化设计,潜艇最大总阻力减阻率达到11.31%;新型仿生非光滑表面适用范围较广,可有效降低水下航行器的总阻力,具有良好的工程应用前景。