方形管道內壁面微結構對湍流減阻效果的影響

李恩田，吉慶豐，龐明軍

（1揚州大學水利與能源動力工程學院，江蘇 揚州 225127；2常州大學石油工程學院，江蘇 常州213016；3常州大學機械工程學院，江蘇 常州 213016）

方形管道內壁面微結構對湍流減阻效果的影響

李恩田1，2，吉慶豐1，龐明軍3

（1揚州大學水利與能源動力工程學院，江蘇 揚州 225127；2常州大學石油工程學院，江蘇 常州213016；3常州大學機械工程學院，江蘇 常州 213016）

利用循環管路系統，對方形管道內壁面微結構對湍流減阻效果的影響進行了試驗研究，研究了循環管路系統不同壁面微結構下流動的范寧系數和減阻率。試驗采用的肋條結構尺寸為：肋條寬度均為1.0mm，肋高分別是h=0.3mm、0.5mm、0.7mm。試驗介質為普通自來水，水溫控制在25℃±0.5℃，水平管道內流體流速范圍為0.03～1.80m/s。試驗研究結果表明：在量綱為1的肋深h+處于4～15范圍內，肋條壁面的范寧系數小于光滑壁面的范寧系數，肋條壁面具有減阻效果；肋高h=0.5mm肋條的減阻效果最好，最大減阻率為11.91%；粒子成像測速儀研究了不同壁面微結構下流體流動的平均速度、雷諾切應力和近壁區的渦量。實驗結果表明：肋條的存在使得湍流邊界層增厚，雷諾切應力減小，近壁區的渦量降低，從而達到減阻的效果。

壁面微結構；范寧系數；減阻率；雷諾應力；渦量

壁面微結構減阻技術始于20世紀60年代。WALSH[1-2]研究了具有肋條或溝槽微結構的壁面的湍流減阻性能，結果表明，順流向的微小溝槽壁面和肋條壁面都能夠有效降低摩阻。在過去的半個多世紀里，各國研究者通過兩種手段對壁面微結構的減阻性能進行了研究。……