Theoretical Approach on the Study of Turbulent Water Flow over Smooth and L-shaped Riblets Surfaces

Abstract

A very important research effort has been developed at many world laboratories these last years in order to reduce the friction drag. For the aircraft and the submarine applications, friction contributes respectively for about 50% and 70% of the total resistance. The use of surface modifications riblets as a means of reducing viscous drag on a body has potential aerodynamic and hydrodynamic applications. In the present study, the theoretical approach allow to determine the velocity field, the wall shear stress, the local skin friction, the boundary layer thickness, the laminar sub layer thickness and the dimensionless drag coefficient. The results found, indicate that the presence of L-shaped riblets surfaces provide changes in the characteristics of the turbulent boundary layer, which are in favor of wall skin friction.KEYWORDS: turbulent flow, riblets, shear stress, layer thickness, friction reduction. RESUMEUn effort très important a été fourni ces dernières années à travers les laboratoires du monde dans le domaine de la réduction de traînée visqueuse. Pour les avions de transport et les sous marins, la traînée visqueuse contribue respectivement d'environ 50% à 70% de la résistance totale. L'utilisation des modifications au niveau de la surface est un moyen efficace pour réduire la traînée visqueuse dans les applications aérodynamique et hydrodynamique. Dans cette étude, l'approche théorique permis de déterminer le champ de vitesse, la contrainte de cisaillement à la paroi, le coefficient de frottement local, l'épaisseur de la couche limite, l'épaisseur de la sous couche visqueuse et finalement le coefficient non dimensionnel de traînée sont représentés. Les résultats trouvés ont montré que la présence des rainures en lames " L " fournie des changements dans les caractéristiques de la couche limite turbulente, qui sont en faveur du coefficient de frottement pariétal.MOTS CLES : écoulement turbulent, riblets, contrainte de cisaillement, épaisseur de couche, réduction de frottement.