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[海事海工海洋科技] 上海交通大学发现一种全新“软尾减阻”法

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CDer:001120666
发表于 2020-07-16 20:20 | 显示全部楼层 |阅读模式

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上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院副教授田新亮研究小组在一项研究中首次提出一种全新减阻方法—“软尾减阻”,并通过精巧的实验进行证实。近日,该研究成果作为“编辑推荐”亮点论文发表于《物理评论快报》。

如何有效减小运动物体所受流体阻力是一个经典的物理问题,也是对流体工程装备性能的重要考量。为了实现减阻、增速、节能之目的,人们把车辆设计成流线外形,为船舶加装了球鼻艏,在高尔夫球表面添加了许多凹坑……那么,是否有其他不改变物体自身结构,就能有效减小流体阻力的方法呢?

多年前,田新亮在研究薄板流动问题时,看到随风飘动的裙摆,萌生了给钝体“穿上披风”来减阻的奇想,即“软尾减阻”。如今,这个看似异想天开的想法正在逐渐成为现实。

据悉,田新亮小组采用实验方法逐步证实了“软尾减阻”猜想,并建立理论模型深入探讨其背后的物理机制。研究人员搭建了竖直流动肥皂膜实验系统“SJTU-FILM”,实现了对准二维流场的稳定模拟;又在尝试了多种柔性材料后,成功构造了“刚性平板-柔性细丝”耦合系统并将其置入“SJTU-FILM”中,形象地模拟了“穿着披风”的钝体在流场中运动的场景。同时,为了确保获得高质量的实验数据,他们还自行研制了精度高达0.01毫克的测力装置,发明了连续调节柔性细丝长度的方法,成功实现了在不中断肥皂膜流动条件下的连续稳定测量。

“这项研究表明,给一个平板‘穿上’其2.3倍长度的‘披风’,减阻效果最高可达10%。”该论文通讯作者田新亮告诉《中国科学报》,研究人员还惊喜地发现,类似的减阻现象稳定存在于较宽的流速范围内,且对细丝的刚度不太敏感。他强调,该研究依然只是揭开了“软尾减阻”这一新型流固耦合问题的冰山一角,期待在不久的将来,有更详细深入的理论和数值研究来揭示其深层次的物理机制,直至实现工程应用。

相关论文信息:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.034502

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/7/442855.shtm

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CDer:001097058
发表于 2020-07-16 20:35 | 显示全部楼层
意思是船船,艇艇之类的尾巴上穿个披风就能减租10%
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CDer:001073089
发表于 2020-07-16 20:46 | 显示全部楼层
基本上所有动物都有一个尾巴,从适应性及生存环境来看,所以这个软尾还有道理的
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CDer:001160400
发表于 2020-07-16 20:57 | 显示全部楼层
这项研究表明,给一个平板‘穿上’其2.3倍长度的‘披风’,减阻效果最高可达10%
意思是船后面尾巴比两个船还长
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CDer:000354172
发表于 2020-07-16 21:10 | 显示全部楼层

RE: 上海交通大学发现一种全新“软尾减阻”法

sz2016 发表于 2020-07-16 20:46
基本上所有动物都有一个尾巴,从适应性及生存环境来看,所以这个软尾还有道理的

某种程度上也可以视为仿生推进的一种变体
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CDer:000300612
发表于 2020-07-16 21:12 | 显示全部楼层

RE: 上海交通大学发现一种全新“软尾减阻”法

137hia 发表于 2020-07-16 20:57
这项研究表明,给一个平板‘穿上’其2.3倍长度的‘披风’,减阻效果最高可达10%
意思是船后面尾巴比两个船 ...

那么这个尾巴可以兼顾拖曳声呐了。
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CDer:001065833
发表于 2020-07-16 21:13 超大游击队员 | 显示全部楼层
+1S。。。。
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CDer:000282555
发表于 2020-07-16 21:21 超大游击队员 | 显示全部楼层
sz2016 发表于 2020-07-16 20:46
基本上所有动物都有一个尾巴,从适应性及生存环境来看,所以这个软尾还有道理的

猞猁不服,兔子不服。
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CDer:000054684
发表于 2020-07-16 21:43 | 显示全部楼层
钝体身后的尾流是乱流,伴有各种漩涡,是产生阻力的一个重要因素。软尾的效果估计是在这些乱流的作用下摆动,从而打破这些乱流,反而促进了尾流场的稳定性,从而降低了阻力。
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CDer:001160674
发表于 2020-07-16 22:15 超大游击队员 | 显示全部楼层
yaoyuan7310 发表于 2020-07-16 21:43
钝体身后的尾流是乱流,伴有各种漩涡,是产生阻力的一个重要因素。软尾的效果估计是在这些乱流的作用下摆动 ...

类似飞机的尾椎?
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CDer:000988469
发表于 2020-07-16 23:22 | 显示全部楼层

RE: 上海交通大学发现一种全新“软尾减阻”法

a2free 发表于 2020-07-16 21:21
猞猁不服,兔子不服。

它们只是尾巴短,就是怕自己尾巴太活泼坏了好事
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CDer:000142313
发表于 2020-07-16 23:22 | 显示全部楼层
《星球大战1:魅影危机》里魁刚、欧比旺和加·加·宾克斯坐的冈根人给他们的潜艇就有个旋转的尾巴,他们坐着艘破旧的潜艇穿过了纳布星核心到达了阿米达拉女王所在的皇宫。
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CDer:000235097
发表于 2020-07-16 23:34 超大游击队员 | 显示全部楼层
a2free 发表于 2020-07-16 21:21
猞猁不服,兔子不服。

博尔特更不服
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CDer:001132950
发表于 2020-07-17 00:25 超大游击队员 | 显示全部楼层
希望之冬 发表于 2020-07-16 22:15
类似飞机的尾椎?

应该差不多这个原理,不过给船加这种装置的话,长度星海不小
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CDer:000404318
发表于 2020-07-17 00:28 超大游击队员 | 显示全部楼层
鳗鱼的尾巴,猫头鹰的锯齿飞羽,都是减阻降噪的构造。问题是现代舰船的推进动力都来自于螺旋桨,无法安装长尾构造!
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CDer:001054102
发表于 2020-07-17 00:32 超大游击队员 | 显示全部楼层
但愿能实际应用吧
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CDer:000173497
发表于 2020-07-17 00:36 | 显示全部楼层

RE: 上海交通大学发现一种全新“软尾减阻”法


只要发动机够强,板砖都能上天,这跟成果不矛盾
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CDer:000714518
发表于 2020-07-17 00:40 | 显示全部楼层
我的第一感觉是,给汽车挂个披风,减阻还有防追尾功能。
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CDer:001097536
发表于 2020-07-17 00:42 超大游击队员 | 显示全部楼层
相当于加了很多 鞭毛/流苏?
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CDer:001091014
发表于 2020-07-17 00:46 超大游击队员 | 显示全部楼层
希望多多做这样的实事,哪怕最后没有成功应用到实际。
总比高薪聘请吕克·蒙塔尼这种人要好。
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CDer:001045629
发表于 2020-07-17 00:47 | 显示全部楼层
本帖最后由 shysjtu 于 2020-07-17 00:52 编辑

建议大家讨论前先去看看论文啊论文是偏基础研究的,在肥皂膜里放一根横的棒棒模拟二维流动中的钝体(平板),而不是你们以为的与流动方向平行的平板/船体
这只是二维低雷诺数流动的一个小实验,离应用差的很远啊...
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CDer:000128022
发表于 2020-07-17 01:27 超大游击队员 | 显示全部楼层
潜艇的拖曳声纳可以兼顾这个
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CDer:001112489
发表于 2020-07-17 03:52 超大游击队员 | 显示全部楼层
商用军用都不靠谱,不说航行,光是停泊占位的问题就不小。
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CDer:000021995
发表于 2020-07-17 03:59 | 显示全部楼层
2.3倍长度才减阻百分之十,对船只来说基本没应用价值了,理论叫而已
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CDer:000247655
发表于 2020-07-17 07:32 | 显示全部楼层

RE: 上海交通大学发现一种全新“软尾减阻”法


这个论证无效,博尔特也是和无尾的人类比赛的
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CDer:001085736
发表于 2020-07-17 07:40 超大游击队员 | 显示全部楼层
victorlee1999 发表于 2020-07-17 00:40
我的第一感觉是,给汽车挂个披风,减阻还有防追尾功能。

有画面了,哈哈哈哈
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CDer:000230328
发表于 2020-07-17 07:48 超大游击队员 | 显示全部楼层
le91277 发表于 2020-07-16 23:34
博尔特更不服

猎豹斜眼:你算老几?
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CDer:000323837
发表于 2020-07-17 08:49 超大游击队员 | 显示全部楼层
cczcp 发表于 2020-07-17 03:52
商用军用都不靠谱,不说航行,光是停泊占位的问题就不小。

停泊的时候收起来啊
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CDer:000323837
发表于 2020-07-17 08:50 超大游击队员 | 显示全部楼层
支机石 发表于 2020-07-17 03:59
2.3倍长度才减阻百分之十,对船只来说基本没应用价值了,理论叫而已

10%不小了,对商船来说经济效益很大了
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CDer:000781246
发表于 2020-07-17 09:06 超大游击队员 | 显示全部楼层
sz2016 发表于 2020-07-16 20:46
基本上所有动物都有一个尾巴,从适应性及生存环境来看,所以这个软尾还有道理的

动物的尾巴主要是平衡作用。
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CDer:001040838
发表于 2020-07-17 09:07 | 显示全部楼层
所以要给我们的黑鱼都加上一条尾巴?很带感啊!
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CDer:000054719
发表于 2020-07-17 09:18 | 显示全部楼层
受了星战前传1那个水下小艇的启发吗
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CDer:001163252
发表于 2020-07-17 09:47 | 显示全部楼层

RE: 上海交通大学发现一种全新“软尾减阻”法

sz2016 发表于 2020-07-16 20:46
基本上所有动物都有一个尾巴,从适应性及生存环境来看,所以这个软尾还有道理的

动物尾巴大都是为了平衡多吧
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CDer:000015856
发表于 2020-07-17 09:59 超大游击队员 | 显示全部楼层
蝌蚪表示无所畏惧
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CDer:001091746
发表于 2020-07-17 10:29 超大游击队员 | 显示全部楼层
或原假 发表于 2020-07-17 00:28
鳗鱼的尾巴,猫头鹰的锯齿飞羽,都是减阻降噪的构造。问题是现代舰船的推进动力都来自于螺旋桨,无法安装长 ...

以后用泵推?
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CDer:001091746
发表于 2020-07-17 10:30 超大游击队员 | 显示全部楼层
yaoyuan7310 发表于 2020-07-16 21:43
钝体身后的尾流是乱流,伴有各种漩涡,是产生阻力的一个重要因素。软尾的效果估计是在这些乱流的作用下摆动 ...

这说法有启发性
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CDer:000275851
发表于 2020-07-17 10:52 | 显示全部楼层

RE: 上海交通大学发现一种全新“软尾减阻”法

137hia 发表于 2020-07-16 20:57
这项研究表明,给一个平板‘穿上’其2.3倍长度的‘披风’,减阻效果最高可达10%
意思是船后面尾巴比两个船 ...

是给船尾的压浪板加上软质群边。
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CDer:000354172
发表于 2020-07-17 10:57 | 显示全部楼层

RE: 上海交通大学发现一种全新“软尾减阻”法

xmyyc 发表于 2020-07-17 08:50
10%不小了,对商船来说经济效益很大了

真能提高10%的效率,相当于油耗降低10%,评工程院院士都足够了
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CDer:001112229
发表于 2020-07-17 11:02 | 显示全部楼层
母校的舰船学院还是很靠谱的
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CDer:000420313
发表于 2020-07-17 11:04 超大游击队员 | 显示全部楼层
挺好,还能防尾流制导鱼雷。
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