通过3D打印的鱼皮肤模型控制流边界层的分离,带有被动毛
Andrew Bonacci1, Kaila Wong1, Amy Lang2
1Aerospace Engineering and Mechanics Department, The University of Alabama, Box 870280, Tuscaloosa, Alabama, 35487-0166, UNITED STATES.
Bioinspiration & biomimetics
|April 25, 2025
概括
灵活的鱼,当3D打印和扩展时,可以通过被动地刷毛和混合流动动量来控制流边界层的分离. 这种生物灵感的方法为飞机应用提供了解决方案.
科学领域:
- 流体动力学 流体动力学
- 生物启发的工程是生物启发的.
- 生物模拟学是一种生物模拟学.
背景情况:
- 流边界层的分离是航空航天工程的一个重大挑战.
- 大自然提供了解决方案,例如短马科的柔性,可以控制流量分离.
- 了解液体鱼尺度相互作用是开发生物灵感流量控制表面的关键.
研究的目的:
- 为了研究3D打印,缩放的鱼和靠近墙壁的边界层逆流之间的相互作用.
- 评估这些生物灵感表面在工程应用中控制流量分离的潜力.
- 在受控流量条件下评估鱼的被动毛机制.
主要方法:
- 一个水道设置与旋转的气诱导不利的压力梯度,以创建流量分离.
- 坚固和可移动的3D打印鱼 (3.6毫米的冠长) 的构造,模仿自然的刷毛角 (50°).
- 使用数字粒子图像速度计 (DPIV) 来测量缩放边界层内的流量特征.
主要成果:
- 可移动的3D打印鱼尺度在低反向流速下在下边界层被动地和混合动力.
- 扩大规模的模型允许在边界层的底部10%内的可测量的流动力学.
- 实验证实了在不利的流量条件下,的被动毛行为.
结论:
- 缩放,3D打印的鱼显示了被动流量控制的潜力.
- 移动的被动和动量混合显示了管理流边界层分离的前景.
- 这项研究为飞机设计中的生物灵感表面铺平了道路,以减轻流分离问题.
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