实验流体力学

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实验研究

爆炸波与超声速运动物体相互作用的数值研究

王惠玲, 李玉亮, 倪鸿礼, 乐嘉陵

2006, 20(2): 1-6,17. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.001

摘要(77) PDF(7)

摘要:
针对在弹道靶及爆炸波装置上完成的实验,用数值方法来研究在比热为常数和层流情况下爆炸波与超声速飞行物体的相互作用.为了准确模拟爆炸波,首先通过有限体积法求解轴对称N-S方程计算了爆炸波流场,分析比较了数值干涉图和实验干涉图以及数值计算和实验得到的三个截面的密度分布曲线.其次以获得的轴对称流场为爆炸波初场,采用重叠网格技术,通过有限体积法求解三维层流N-S方程数值计算了在比热为常值和层流情况下爆炸波与超声速飞行物体的相互作用,得到了数值干涉图并与实验得到的干涉图进行了比较,分析了爆炸波对飞行物体表面压力的影响.

叶轮机转子叶排非定常旋涡脱落频谱特性研究新方法

李志平, 李秋实, 袁巍, 侯安平, 陆亚钧

2006, 20(2): 7-11. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.002

摘要(85) PDF(2)

摘要:
在研究叶轮机械转动部件非定常旋涡脱落频谱特性时,难以避免会遇到旋转坐标系向绝对坐标系转换的问题.笔者通过理论推导,得出了坐标转换情况下各个旋转模态的变化规律,总结出两大判读频谱特性的判据.据此判据对动态实验测量结果进行了分析,准确地捕捉到了转子叶排非定常旋涡脱落的典型特征频率.而对后期的PIV流动显形实验结果进行分析时,又进一步验证了理论推导以及实验测量所得结论的正确性.笔者提出的实验分析方法可有效地确定非定常旋涡脱落的特征频率,为实现非定常流动控制以及轴流压气机非定常耦合流型提供重要的依据.

大迎角试验数据精度及影响因素分析

王元靖, 范召林, 吕全洲, 贺中, 吴军强

2006, 20(2): 12-17. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.003

摘要(96) PDF(5)

摘要:
着重分析了粗糙带、偏航角β、模型抖动以及滤波频率、采样时间和样本长度等因素对于大迎角试验数据精度的影响.结果认为:常规试验采用的滤波频率会导致关键气动信息的丢失,滤波频率的选取尤为重要;弯刀系统的横向刚度是影响大迎角数据精度的一个重要因素,试验中如何降低其横向刚度的影响是一难点.

首都博物馆新馆挑檐结构的平均风压研究

陈青松, 陈学锐, 蔡峰, 杨艳静, 顾志福

2006, 20(2): 18-24. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.004

摘要(72) PDF(3)

摘要:
以首都博物馆新馆为例,通过风洞模拟实验研究了平屋盖大跨度挑檐结构上装有百叶结构时的平均风荷载特性,给出了屋盖整体及挑檐结构上不同风向角的压力分布规律.文中特别讨论了百叶结构对挑檐上平均风压分布的影响.结果表明:在挑檐前檐安装百叶结构对挑檐结构风压的影响非常大.在不利风向角,百叶结构能有效减小挑檐结构上表面的负压.这些结论对类似结构的抗风设计具有一定的指导意义.

尾撑大迎角试验技术研究

祝明红, 王勋年, 张钧, 孙传宝

2006, 20(2): 25-29,35. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.005

摘要(113) PDF(3)

摘要:
介绍了在4m×3m低速风洞利用尾撑方式进行某飞机模型低速大迎角风洞试验的情况,在0°≤α≤90°的试验迎角范围内,对分两段完成的飞机低速大迎角风洞试验存在的数据衔接性问题做了简要的分析.研究表明,分段进行飞机低速大迎角试验结果的精度能够满足试验要求,但是不同预弯角度的尾撑支杆在重叠的试验迎角时试验结果存在一小量数据台阶,说明其各自的支架干扰不同,对各自的支架干扰还需作进一步的研究.

Gurney襟翼增升技术在三翼面布局飞机模型上应用的实验研究

王晋军, 蔡泽明, 刘铁中, 李亚臣

2006, 20(2): 30-35. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.006

摘要(77) PDF(5)

摘要:
在低速风洞进行了Gurney襟翼对三翼面布局飞机模型增升特性的全机验证实验研究,结果表明Gurney襟翼可显著提高飞机失速前的升力系数,特别是高度为1%c的三角型Gurney襟翼在迎角为2°和4°(巡航状态)时可分别使升力系数提高81.6%和37.4%,而相应的升阻比提高41%和8.2%.在起飞状态8°时,升力系数可提高15%.此外,实验进一步证实影响Gurney襟翼增升效果的主要参数是有效高度,有效高度相同的Gurney襟翼对布局的增升特性是相当的.

强激波阵面的非平衡结构研究

张若凌, 乐嘉陵, 王苏, 崔季平

2006, 20(2): 36-40,49. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.007

摘要(68) PDF(2)

摘要:
利用测量强激波波后N2+第一负系(0,0)带和(1,2)带的辐射,对强激波后振动温度历程的测量过程进行了探索,并利用Langmuir探针技术,在低密度激波管中对强激波后电子数密度历程进行了测量.测量和计算结果进行了对比.结果表明:N2+B2∑u+态的激发比振动能的激发更快;实验测得的振动温度有明显的周期性振荡;在激波速度7.65~7.85km/s、p1=1.33Pa、实验段内径0.8m下,实验有效时间只有约6.5μs,实验中的电子数密度不能达到峰值.在约10倍波前自由程的实验有效区域内,电子数密度的测量值与计算值吻合很好.

高超声速飞行器机身/超燃冲压发动机一体化设计研究

车竞, 唐硕

2006, 20(2): 41-44,49. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.008

摘要(134) PDF(5)

摘要:
开展了高超声速飞行器机身/超燃冲压发动机一体化设计方法的研究.以多目标遗传算法为优化方法,采用一维流动模型计算性能指标,对机身下壁面前体和后体型线进行了优化设计,得到了Pareto最优前沿面.计算结果表明该方法可大大提高机身/发动机的匹配水平,获得高性能的设计方案.该方法可进一步推广应用于包含更加精确的流动模型的优化设计当中.

高超声速钝锥模型及其尾迹红外辐射实验研究

石安华, 曾学军, 罗锦阳, 陈鲲

2006, 20(2): 45-49. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.009

摘要(100) PDF(5)

摘要:
介绍了利用InSb红外辐射计在弹道靶上测量底部直径为10mm、半锥角和头部半径分别为9°、2.2mm(模型A),8°、0.6mm(模型B)的两种非烧蚀钝锥模型及其尾迹的红外辐射.模型速度大于6km/s,飞行环境压力约4.8kPa,红外辐射测量波段为1~3μm、3~5μm.结果表明:非烧蚀钝锥模型头身部红外辐射远大于尾迹红外辐射,在相同飞行速度和环境压力条件下,模型A产生的红外辐射比模型B产生的红外辐射强.

近距鸭翼高度对鸭翼-前掠翼布局纵向气动特性影响的实验研究

展京霞, 王晋军, 赵霞, 李天

2006, 20(2): 50-54. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.010

摘要(129) PDF(3)

摘要:
前掠翼布局由于其潜在的优越性,在未来战斗机的研究设计中将占有日益重要的地位.本文通过风洞测力实验,研究了近距鸭翼相对于前掠主机翼的高度对布局纵向气动性能的影响.实验结果表明:随着主机翼前掠角的增大,近距鸭翼布置高度逐渐增加可获得较好的气动特性.

乙烯超声速燃烧的数值模拟研究

殷悦, 俞刚

2006, 20(2): 55-57,77. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.011

摘要(99) PDF(7)

摘要:
利用Fluent软件、ISAT算法与由CARM(Computer Assisted Reduction Method)简化而来的11组分、7步反应的乙烯简化机理对碳氢燃料/空气的超声速燃烧问题进行数值模拟.研究结果表明这种方法是可利用的.计算得到的压力数据与试验压力值可以比较.

弹道靶中球模型非平衡可见光辐射的测量

柳军, 石安华, 乐嘉陵

2006, 20(2): 58-62. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.012

摘要(99) PDF(2)

摘要:
使用中国空气动力研究与发展中心(CARDC)再入物理弹道靶和双狭缝式辐射计测量了多个状态的高超声速无烧蚀钢球模型非平衡流场的可见光辐射强度,并对实验技术和方法进行了讨论和分析.测量波段中心波长位于可见光的绿光波段(517.8nm、519.8nm),半宽度为6.6nm.球模型飞行速度为4.8~5.7km/s,靶室压力1333~10666Pa.实验数据与文献和计算结果一致,并发现高靶压状态辐射强度峰值下降的拖尾现象,其原因尚待分析.

实验技术

激波管中获得低强度激波的方法

林建民, 魏以嘉, 张大友

2006, 20(2): 63-67. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.013

摘要(78) PDF(5)

摘要:
文中探讨了在相对高的驱动压比条件下获得低强度入射激波的变截面驱动方法(A4/A1<1)和等截面激波管中插入多孔板的方法.经实验比较等截面激波管获得的压力波形好,但过低驱动压比时膜片选择困难、实验重复性差.介绍的两种方法可以获得更低强度入射激波,但压力波形稍差,有进一步改善的空间.

六分量烧蚀/滚转天平静校装置研制

陈德江, 吴东, 刘伟强

2006, 20(2): 68-71. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.014

摘要(87) PDF(3)

摘要:
在开展烧蚀/滚转测力试验技术研究时,为校准六分量天平,设计了六分量烧蚀/滚转天平静校装置.作者就这套天平静校装置主要技术指标、总体布局、主要设计特点、天平静校结果等进行了介绍.由于轴向校准载荷特别大,轴向采用无级自动液压加载和测力传感器标定的方式,作者重点对轴向校准进行了分析.

水流场PIV测试系统示踪粒子特性研究

阮驰, 孙传东, 白永林, 王屹山, 任克惠, 丰善

2006, 20(2): 72-77. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.015

摘要(218) PDF(17)

摘要:
粒子图像测速技术(PIV)是一种新的流场测量技术,通过对流场中的示踪粒子进行多次曝光成像,获得具有相关性的示踪粒子图像,利用软件对粒子图像进行处理后可得到被测流场的信息.水流场PIV测量利用合适的示踪粒子运动来表征流场状况,示踪粒子的特性对PIV最终测量结果影响很大.讨论了密度、直径、表面反射率等示踪粒子特性对系统实验测量的影响,并特别针对水流场斜入射离轴PIV测试,选择合适的特性参数设计研制了一种简单实用的水流场示踪粒子.通过在直径为100~200μm的聚苯乙烯微球上利用化学方法进行表面镀银,使示踪粒子具有高的光散射特性,实验结果表明这种微粒非常适合于水流场示踪.

螺旋桨发动机飞机动力模拟试验的一种新方法

张锡金, 张晖

2006, 20(2): 78-81,93. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.016

摘要(98) PDF(4)

摘要:
笔者从螺旋桨动力模拟试验中力矩和动力的双配平概念出发,介绍了一个新的模拟思路,改进了原来的试验方法.这个方法用一条目标曲线,几个螺旋桨桨叶角,模拟了飞机的10个飞行状态.方法简单,概念清楚.试验证明结果合理.

XX型火箭助飞鱼雷雷箭分离高速风洞试验测力天平研制

彭超, 史玉杰

2006, 20(2): 82-84,96. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.017

摘要(116) PDF(3)

摘要:
XX型火箭助飞鱼雷雷箭分离试验测力天平的设计载荷极不匹配,且模型空间限制严.设计时,采用了正六边形、正八边形结构,尽量减小两台天平的径向尺寸,同时分离舱盖天平的阻力元件只使用了4片支撑梁,最大限度地缩短了天平的轴向长度,分离舱天平则采用了内式天平外置加整流罩的方式,满足模型空间要求;分离舱天平用法兰盘+锥与分离舱实现可靠连接.

管道测压系统频率响应研究

杨艳静, 陈青松, 蔡峰, 顾志福

2006, 20(2): 85-89. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.018

摘要(107) PDF(6)

摘要:
准确测量模型表面的脉动压力对于研究建筑物表面风荷载具有重要的意义.在实验室中通常采用管道系统和传感器对物体表面压力进行测量.然而,模型表面的压力信号通过管道系统后会在幅值和相位两方面发生畸变.在管路系统中加限流器能在很大程度上改善管路系统的频率响应特性.笔者应用Tijdeman的管道频率响应理论进行了不同管子和限流器尺寸参数组合的计算,并且进行了系统的对比实验.结果表明:计算和实验结果符合良好,文中进而讨论了有关参数对管路系统频率响应特性的影响.结果对如何正确测量建筑物表面脉动压力提供了一种有效的方法.

涡轮发动机动力模拟器校准箱天平校准技术研究

冯世军, 白存儒, 李聪

2006, 20(2): 90-93. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.019

摘要(104) PDF(4)

摘要:
笔者通过对校准箱中德国涡轮发动机动力模拟器(TPS)天平的研究,提出了外式组合天平校准方法及校准原理.针对TPS德国天平本身的结构特点、载荷大小,建立校准中心.研制一套专用德国天平校准装置,进而对该天平进行最终校准,给出校准公式,得出校准数据.

一种风洞现场总线技术的研究与实现

张军, 祝汝松, 施洪昌, 朱博

2006, 20(2): 94-96. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2006.02.020

摘要(72) PDF(3)

摘要:
主要目的是对现场总线技术的核心技术计算机技术进行研究,使得不同于传统测控技术的现场总线技术可以应用于风洞试验中.首先设计出了一套基于以太网的风洞现场总线方案;研究了嵌入式Linux实时操作系统、PCI板卡及其驱动程序、异种操作系统网络互连的基本原理和实现技术.通过对以上几种计算机技术的研究,实现了现场总线技术在风洞中的应用.