复杂表面微结构阵列优化设计方法技术

本发明专利技术涉及表面减阻技术领域，公开了一种复杂表面微结构阵列优化设计方法

【技术实现步骤摘要】
复杂表面微结构阵列优化设计方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及表面减阻
，特别是涉及一种复杂表面微结构阵列优化设计方法
、
系统
、
设备及介质
。

技术介绍

[0002]在流体力学领域，减小流体阻力是一项重要的研究方向，微结构阵列的设计可以改变流体流动的速度和方向，减小流体在固体表面的摩擦阻力
。
这对于管道输送
、
飞行器表面
、
船舶外壳等应用具有重要意义
。
现有的减阻微结构阵列设计主要是基于平面上，通过
CFD
数值仿真的方法，针对微结构的形状和尺寸参数来进行优化设计的
。
目前，微结构阵列减阻设计主要基于平面表面，在这种设计方式中，微结构阵列的排布方向与水流方向平行，由于来流方向与表面平行，流场压力梯度几乎为零
。
然而，在实际应用中，物体表面存在凹凸曲面，这些区域的流场压力梯度并非为零，仅仅考虑微结构阵列的形状和尺寸来设计和优化减阻并不是最优的方法
。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种复杂表面微结构阵列优化设计方法，其特征在于，包括：获取流体所经目标表面的表面拓扑数据；所述表面拓扑数据包括所述目标表面的表面类型和曲率半径；所述表面类型包括凹曲面和凸曲面；根据所述表面拓扑数据构建第一流场几何模型；对所述第一流场几何模型进行模拟流动，得到流动数据，所述流动数据包括第一壁面摩擦阻力；根据所述第一流场几何模型设计所述目标表面的微结构阵列；根据所述第一壁面摩擦阻力对所述目标表面的微结构阵列进行优化，得到所述目标表面优化后的微结构阵列
。2.
根据权利要求1所述的一种复杂表面微结构阵列优化设计方法，其特征在于，所述获取流体所经目标表面的表面拓扑数据，包括：通过三维扫描或
CAD
建模工具对所述目标表面进行识别，得到所述目标表面的表面类型；根据所述目标表面的表面类型对所述目标表面进行分块，得到至少一个分目标表面，并获取所述分目标表面的曲率半径
。3.
根据权利要求2所述的一种复杂表面微结构阵列优化设计方法，其特征在于，所述根据所述表面拓扑数据构建第一流场几何模型，包括：根据所述分目标表面的曲率半径构建所述分目标表面对应的分流场几何模型；将多个所述分流场几何模型进行组合，得到所述第一流场几何模型
。4.
根据权利要求2所述的一种复杂表面微结构阵列优化设计方法，其特征在于，所述对所述第一流场几何模型进行模拟流动，得到流动数据，包括：将所述流体在所述目标表面中的实际流动速度作为所述第一流场几何模型模拟流动时的来流速度；通过计算流体力学法在所述第一流场几何模型中模拟所述流体的流动，得到所述流体在所述第一流场几何模型中的流动速度
。5.
根据权利要求4所述的一种复杂表面微结构阵列优化设计方法，其特征在于，所述根据所述第一流场几何模型设计所述目标表面的微结构阵列，包括：将具有不同几何形状的曲面分别与所述分目标表面进行匹配，得到所述分目标表面对应的微结构阵列；根据所述流体的来流方向确定所述分目标表面对应的微结构阵列的排布方向；根据所述来流速度计算所述分目标表面对应的微结构阵列中的微结构宽度和微结构高度；将所述分目标表面对应的微结构阵列与所述第一流场几何模型进行合并，得到所述目标表面的微结构阵列
。6.
根据权利要求5所述的一种复杂表面微结构阵列优化设计方法，其特征在于，所述流动数据还包括流场压力梯度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王素娟，张晓越，吴世亮，赵帅，孙占文，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：