Микрошероховатость снижает сопротивление на 43,6%, опровергая 80-летний принцип гидродинамики
Материал подготовлен искусственным интеллектом на основе нескольких источников — ссылки на оригиналы приведены ниже.
Исследователи Университета Тохоку добились снижения аэродинамического сопротивления до 43,6% с помощью нанесения нерегулярных микротекстур на поверхность, опровергнув 80-летнее предположение о том, что более гладкие поверхности всегда уменьшают сопротивление. Прорыв, опубликованный в Journal of Fluid Mechanics, может привести к созданию более экономичных транспортных средств в авиации, автомобилестроении, морском и железнодорожном транспорте.
Метод измерения
Команда использовала 1-метровую магнитную подвесную и балансировочную систему (MSBS), одну из крупнейших в мире, для левитации обтекаемой модели с помощью электромагнитной силы. Это исключило помехи от опор, которые могли бы замаскировать малые изменения сопротивления от распределенной микрошероховатости (DMR). Моделирование с разрешением вихрей (LES) визуализировало поток воздуха, показав, что снижение сопротивления обусловлено подавлением вязкостного трения, а не отрывом потока, как на мячах для гольфа.
Гладкая по определению
LES показал, что высота шероховатости DMR соответствует k⁺ ≈ 1,2–1,7 в вязких единицах, что значительно ниже гидравлически гладкого порога (k⁺ < 5). Несмотря на классификацию как гладкая, поверхность обеспечила снижение сопротивления на 43,6%. Эффект сохранялся до максимального числа Рейнольдса (Re = 3,6×10⁶), что указывает на применимость за пределами переходного режима в турбулентную область.
Что дальше
Команда планирует испытать DMR на моделях большего масштаба и реальных компонентах транспортных средств. Остается неясным, можно ли экономически эффективно производить и интегрировать эту технологию в существующие производственные линии.
1 источник
Микрошероховатость снижает сопротивление на 43,6%, опровергая 80-летний принцип гидродинамики
