仿生结节水翼

显著抑制空化

仿座头鲸鳍前缘结节的水翼设计，在粘性油流中显著降低空化程度与非定常性，同时减小阻力与升力波动。

Zhang, Jiahua · Liu, Shiqi · 闫清东 · Khoo, Boo Cheong C. · 刘铖 · Guo, Meng · 魏伟

Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics 2024

参数信息

空泡体积分数降幅

9.67 %

阻力系数降幅

9.36 %

技术优势

空化显著减轻

与基础水翼相比，仿生结节结构使空泡体积分数降低9.67%，并减小了瞬态脱落空化的尺度。

阻力更低

仿生结节水翼的阻力系数比基础水翼降低9.36%。

流动更平稳

结节抑制了前缘分离涡的形成，减小了促进空化演化的U形涡尺度，从而减小升力波动。

应用场景

• 水力机械：在泵、阀等过流部件上采用结节设计，可减轻空蚀损伤，延长大修周期。
• 船舶推进器：螺旋桨前缘引入结节，可降低空化噪声并减小振动，提升隐身性与舒适性。
• 流体机械抗汽蚀：用于水力机械过流表面改型，抑制空化的发生与脱落，提高抗汽蚀能力。
• 仿生减阻表面：仿生结节在减阻的同时抑制空化，适用于水下航行体等对阻力和噪声敏感的场景。