实验流体力学

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2008, 22(1).

摘要(52) PDF(2)

摘要:

李龙, 尹协振

2008, 22(1): 1-5,16. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.001

摘要(81) PDF(5)

摘要:
通过对不同形状运动尾鳍模型的测力实验,研究了鱼参科鱼类巡游时尾鳍的推进特性.结果表明:模型转动与平动间的相位差对模型受到推力的大小及方向有显著影响,在转动滞后平动90°附近模型受到较大推力.对于五种不同的尾鳍模型,虽然形状各异,但它们受到的平均推力正比于无量纲二阶矩与模型面积的乘积.

高效合成射流激励信号的实验验证

冯立好, 王晋军, 徐超军

2008, 22(1): 6-10. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.002

摘要(105) PDF(11)

摘要:
在水槽中对合成射流控制圆柱分离进行了实验研究,射流出口为狭缝,由圆柱后驻点向下游喷射.为了进一步提高合成射流的控制效率,笔者采用了一种改变合成射流上下半周期时间比的高效合成射流激励信号.实验表明:对于采用标准正弦信号的普通合成射流,随着基于射流出口平均速度的雷诺数ReU的增大,圆柱后缘分离区变小,分离点推后.当ReU约大于430时,圆柱后缘分离区消失,绕流可完全再附.伴随合成射流的吹吸,圆柱后缘尾迹出现周期性的张合现象,从而抑制了卡门涡的脱落.采用高效合成射流激励信号,固定ReU,减小正弦信号形状因子k,合成射流的控制效率降低;k增大到足够高时,合成射流出口速度和诱导涡量强度大幅增加,使控制效率得到显著提高,从而很好地验证了这种高效合成射流激励信号对合成射流控制效果的影响.

燃烧效率一维评价的影响因素研究

王振锋, 白菡尘, 刘初平

2008, 22(1): 11-16. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.003

摘要(98) PDF(3)

摘要:
为拓展一维评价方法的适用性,笔者使用完整的一维方程组和一个氢气辅助煤油燃烧的实例,研究了影响一维方法评价燃烧效率的几个因素的作用程度,即平均分子量、平均定压比热和摩擦力系数,推荐了它们的选取范围和方法.在该研究实例提供的数据条件下,按照本方法选取平均分子量,给燃烧效率带来的不确定度不超过±0.05;针对反应过程中平均定压比热的变化情况,提出了分段计算的方法,该方法确定平均定压比热,在燃烧室出口给燃烧效率带来的不确定度不超过-0.01;忽略摩擦力会带来较大的误差,按照参考温度法计入摩擦力影响,和忽略摩擦力相比,燃烧效率评价精度提高0.1.

离心压缩机内进口导叶后面流场的实验研究

周莉, 蔡元虎

2008, 22(1): 17-20,45. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.004

摘要(104) PDF(5)

摘要:
在不同的进口导叶预旋角度下对一单级离心压缩机级进口导叶后面的流场进行了测量,分析了进口导叶预旋角度对流动及性能的影响.结果表明:在适当的流量工况下,选择不同方式的进口导叶预旋,可以使得压缩机级的运行得到优化.-20°预旋角是在设计扩压器进口安装角下使压缩机运行最理想的工况.由于叶轮旋转的影响,以及非对称形状的蜗壳在叶轮进口形成的不均匀的流场,使得在进口导叶零预旋时,叶轮进口的流动具有预旋,其同轴向的夹角约为10°.当体积流量减小时,由叶轮旋转和蜗壳形状引起的预旋角度也相应的减小.

流动聚焦中锥形和射流直径影响因素的实验研究

司廷, 刘志勇, 尹协振

2008, 22(1): 21-26. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.005

摘要(93) PDF(6)

摘要:
介绍了一种制备微纳米量级颗粒的流动聚焦技术,它的最基本特点是从毛细管流出的液体由高速运动气体驱动经小孔聚焦形成稳定的锥,锥顶端射出的微射流因不稳定性破碎成小颗粒.实验在自行设计的装置上完成,分析了流动聚焦技术中影响锥-射流以及颗粒形貌的因素,总结了过程中装置的结构参数以及气体压力降、液体流量和物性等流动参数对射流直径的影响.结果显示该技术制备的颗粒单分散性好,直径达到微米和亚微米量级,在工业方面有重大应用前景.

一种新型的仿生双尾推进器模型实验

于凯, 黄胜, 王超

2008, 22(1): 27-30. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.006

摘要(130) PDF(5)

摘要:
针对单尾鳍摆动存在的机器鱼的摇艏问题,设计出双尾鳍仿鱼推进器,并将其应用于小水线面双体船,制作了仿生双尾推进的实验平台,在水池中进行了双尾推进试验研究.结果表明:双尾推进作为一种新型的仿生推进器,不仅解决了单尾机器鱼游动时鱼体的晃动问题,而且还具有优良的推进和操纵性能.笔者还采用计算流体力学软件FLUENT计算摆动尾鳍非定常流动的流场特性,结合单尾鳍和双尾鳍的不同流场特性分析了双尾鳍在摆动过程中的相互干扰问题,通过尾鳍流场的数值模拟,表明仿生双尾推进器的两个尾鳍在低频摆动时其相互干扰是有利干扰.

带中心支板侧压进气道流场特性研究

龚鹏, 岳连捷, 肖雅斌, 王世芬, 张新宇

2008, 22(1): 31-35. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.007

摘要(93) PDF(5)

摘要:
应用表面油流和压力测量实验技术,辅助计算模拟手段,考察了两种不同形式的中心支板对侧压式进气道流场特性的影响.结果表明:进气道内部由于侧壁斜激波和支板诱发的斜激波的汇合引起了侧壁和顶板边界层的大尺度分离现象,使进气道性能受到了极大影响.后掠支板后移避免了支板和侧壁诱导斜激波的汇合,分离现象相对较弱,有利于进气道性能的提高;支板前掠可以提高流量捕获,但导致边界层分离加剧,对减少总压损失不利.

利用CFD模拟和PIV实验方法研究新型伞形罩洗涤器流场

李珊红, 李彩亭, 曾光明, 李思民, 王飞, 王大勇, 谢东

2008, 22(1): 36-39. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.008

摘要(125) PDF(6)

摘要:
针对燃煤锅炉的烟尘和二氧化硫等有害气体的污染问题,研发出一种新型伞形罩洗涤器.利用CFD模拟和PIV实验方法对其气相流场进行研究.CFD模拟时,选择雷诺应力模型(RSM)和SIMPLE算法模拟连续相气流运动,包括模拟入口气速uin=10.6~15.5 m/s时的压降;再在uin=10.8~17.3 m/s时,用数字压力计测得新装置的压降;并在uin=12m/s时,用PIV实验验证了新型洗涤器的气相流场.结果表明洗涤器的压降随入口速度增大而增大;其中,压降模拟值在220~480Pa之间,而测试值在204~680Pa之间.流场的CFD模拟和PIV测试结果显示:气流绕过伞形罩时湍流剧烈,在其周围形成多个小旋涡,增加了接触面积,延长了停留时间,有利于分离净化.

鸭翼后掠角对鸭翼展向吹气增升效果的实验研究

温瑞英, 刘沛清, 徐南波

2008, 22(1): 40-45. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.009

摘要(106) PDF(4)

摘要:
利用低速风洞测力、测压以及水洞流动显示实验,对一组由机翼前缘后掠角为50°与不同鸭翼后掠角的三角翼构成的近耦合简化鸭式布局模型,系统研究了鸭翼后掠角在有无鸭翼展向吹气情况下该布局的增升效果及规律性.实验结果表明:在机翼前加装一鸭翼,增大了布局的升力系数和失速迎角,增升量值决定于鸭翼涡和机翼涡在机翼翼面上的干扰情况,说明鸭翼可以作为一种涡控部件.在对鸭翼进行展向吹气时,随着鸭翼后掠角的增大,布局开始出现增升的迎角和升力增量开始减小的迎角均增大,但最大增升百分比在减小.这表明,要在大迎角阶段充分发挥鸭式布局的优势,应选用中等后掠角组合的布局.

旋转流场下飞机大幅滚转振荡时的动态横向气动特性实验研究

卜忱, 杜希奇, 黄丽婧, 谷元玲

2008, 22(1): 46-48,54. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.010

摘要(119) PDF(4)

摘要:
在气动院FL-8风洞中,采用旋转流场下单自由度振荡机构进行了旋转流场下大幅滚转运动的动态气动特性实验研究.模型在绕风轴连续旋转的同时进行给定频率和振幅绕体轴的滚转振荡运动,测量了模型的动态气动特性,着重分析了不同运动参数对模型气动特性的影响.结果表明,旋转速度的存在使大幅滚转振荡试验中的滚转力矩和偏航力矩发生平移,同时使滚转力矩和偏航力矩的迟滞特性发生明显的变化.

大气环境中喷流等离子体隐身试验研究与分析

曾学军, 马平, 于哲峰, 王志坚, 马晓宇, 李杰

2008, 22(1): 49-54. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.011

摘要(103) PDF(4)

摘要:
介绍了喷流等离子体隐身技术的原理性试验及其数值计算.试验是在大气环境中利用微型固体火箭发动机作为等离子体发生器,选择不同的发动机参数和推进剂控制发动机产生不同的喷流等离子体.在小双站角方式下,使用X波段连续波雷达系统测量了不同的喷流等离子体覆盖金属目标表面时的微波散射功率.试验结果表明,等离子体层厚度为9cm、电子密度分布接近为高斯分布、电子与中性气体的碰撞频率为高斯分布、峰值电子密度为1012/cm3量级、峰值碰撞频率为2.2×1011Hz的喷流等离子体对X波段微波具有明显的吸收作用,平均吸收达到90%.数值计算采用时域有限差分(FDTD)方法中的直接积分方法,用试验获得的等离子体层厚度、电子密度分布、电子与中性气体碰撞频率的空间分布等参数计算了有等离子体覆盖时金属目标的雷达散射截面(RCS),选用的微波频率为X波段的典型频率10GHz.数值结果表明,试验产生的特定等离子体能够有效地吸收电磁波的能量,减少RCS.数值计算结果和试验结果较吻合.

高超声速巡航飞行器机身多目标优化设计

车竞, 唐硕, 何开锋

2008, 22(1): 55-60. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.012

摘要(117) PDF(5)

摘要:
类乘波体构型是高超声速巡航飞行器的重要气动布局之一.对这类构型的机体进行多目标优化设计能极大地提高飞行器的总体性能.本文采用多目标混合遗传算法,通过两种优化策略,实现了类乘波体高超声速巡航飞行器机身的总体性能多目标优化设计,考虑的性能指标包括机身气动升阻特性、推阻特性、配平特性、雷达隐身特性、机身容积以及驻点温度等等.优化设计得到了Pareto最优前沿面,获得了比基本构型飞行器总体性能更优的构型方案.通过对优化结果的分析,指出机体/推进一体化设计的不足和进行总体性能多目标优化设计的必要性,给出一个最优布局构型,并进行了气动力风洞实验,验证了最优布局的气动特性.

剪切流场中W/O乳状液分散相液滴破裂的临界条件

姜雪梅, 董守平, 张红光, 刘国彪, 王彦丽

2008, 22(1): 61-64,70. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.013

摘要(88) PDF(5)

摘要:
探讨剪切流场中牛顿型W/O乳状液的分散相液滴破裂机理及临界破裂条件,总结了Taylor小变形理论、De Bruijn理论和临界乳化理论3种确定临界破裂半径的方法,并尝试用其预测旋流场的液滴破碎情况,为油水分离设备内流场合理的剪切分布提供理论依据.采用Couette双圆筒装置形成薄层剪切流场,研究白油包水型和硅油包水型乳状液滴的破裂形态和临界破裂半径.实验结果表明:不同粘性比的实验介质,其分散相液滴的破裂形态和临界破裂理论的适用性不同,在实际应用时应根据流场特点和乳状液的物性特点具体分析.依据某型旋流器的流场数值模拟结果,剪切流场中的临界破裂理论可用于初步预测旋流场中给定粒径分布的乳状液能否被有效分离,但还需进一步的现场测试和分析,引入与流场的湍动强度相关的修正系数.

子午收缩导向叶栅气动性能的实验研究

冯子明, 韩万金, 钟兢军

2008, 22(1): 65-70. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.014

摘要(86) PDF(3)

摘要:
在环形叶栅低速风洞中,对调节级导向叶栅进行了吹风实验.采用五孔球头测针测量了由栅前至栅后7个横截面内气流参数沿叶高和节距的分布;籍助沿叶型的静压测孔测量了在7个相对叶高位置沿叶型的静压系数;并应用墨迹显示技术,显示了沿上下端壁及叶片表面的极限流线谱.试验结果表明,具有后部加载和较大前缘半径的调节级导向叶栅通过子午收缩获得了良好的气动性能.

亚、跨、超声速下空腔流场特性实验研究

吴继飞, 罗新福, 范召林

2008, 22(1): 71-75. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.015

摘要(92) PDF(5)

摘要:
在FL-21跨、超声速风洞中对空腔流场特性进行了较为深入的实验研究.空腔的长深比L/D为7、8、9、12、15,试验马赫数M范围为0.6、0.9、1.2、1.5、1.8,试验雷诺数Re为1.23~2.26×107.研究表明:空腔流场特性主要由空腔长深比L/D和来流马赫数所决定,这两个参数的变化均能引起空腔的流场类型发生变化.另外,边界层厚度涠钥涨坏撞康难沽Ψ植家灿凶畔灾挠跋?随着边界层厚度与空腔深度之比?D的减小,空腔的流场类型有向闭式穴流动转变的趋势.

强侧风下青藏线列车气动性能风洞试验研究

杨明智, 袁先旭, 鲁寨军, 黄汉杰

2008, 22(1): 76-79. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.016

摘要(90) PDF(3)

摘要:
列车运行过程中可能遭遇来自不同方向的强风,为了充分了解和掌握列车在侧风作用下的气动性能,作者以青藏线为工程背景,通过风洞试验,对强侧风下青藏线客车、棚车、集装箱车在桥梁和平地上运行时气动性能进行了测量和分析.结果表明:列车上的侧向力系数和倾覆力矩系数的绝对值随侧滑角的增加而迅速增大;当侧滑角达到一定值时,列车侧向力系数和倾覆力矩系数的绝对值达到最大值,此后,侧向力系数和倾覆力矩系数的绝对值随侧滑角的增加而减小;在同样的运行速度和同样的大风风速下,列车在桥梁上运行比在平地上运行所受到的侧向力系数和倾覆力矩系数大,因而列车在桥上运行也相对较危险.

开式流动腔体的流动机理与控制

黎军, 李天, 张群峰

2008, 22(1): 80-83. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.017

摘要(88) PDF(6)

摘要:
本文利用数值模拟和风洞实验相结合的方法,研究了开式流动腔体的流动机理及设置圆柱控制杆后,腔体内声压级(SPL)的变化.数值模拟求解三维N-S方程,采用AUSM+计算格式和k-ω-SST湍流模型.实验在0.6m×0.6m超声速风洞进行,在腔体底部布置了40个静压测量点和15个动态测压点.结果表明,在外流为超声速流时,开式流动的腔体底部压力变化梯度不大,腔体内声压级和频率关系曲线中存在6个SPL的峰值,腔体后部的SPL值高于前部;实施圆杆控制,腔体底部的压力梯度与无控制状态变化不大,但SPL的峰值得到抑制,平均SPL值减小.

SPT方法在纳米粒子布朗运动观测中的应用

王绪伟, 李战华

2008, 22(1): 84-87,100. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.018

摘要(123) PDF(4)

摘要:
纳米粒子布朗运动特性对Micro-/Nano-PIV的使用和与粒子相关的物理现象的研究有重要意义.观测了200nm荧光粒子的布朗运动,利用单粒子追踪(SPT)算法和自编程序处理图像,获得粒子的均方位移,计算了实验扩散系数Dexp为2.09×10-12 m2/s.与Stokes-Einstein公式估计的理论扩散系数Dth相比,二者量阶一致,但实验扩散系数的数值偏小约5%.对相关的实验误差进行了分析.

超声速进气道边界层吸除方案设计及实验

张红军, 忻贤钧, 白蔡, 沈清

2008, 22(1): 88-91. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.019

摘要(88) PDF(5)

摘要:
应用工程设计方法,结合数值模拟,设计了一种带有边界层吸除型式的超声速轴对称进气道,对进气道内流场进行了数值模拟研究,并且进行了风洞实验.研究发现,对进气道中心锥边界层进行合理流量的吸除可以明显提高进气道的总压恢复,增强了进气道的稳定工作的能力.从试验数据可知,在Ma=4.0时,进气道临界总压恢复系数达到了0.43,与不吸除比较,比常规同类进气道的临界总压恢复系数(σ=0.33)提高了约30%.通过对数值模拟结果与风洞实验结果的对比可知,二者能够基本吻合.

FL-24风洞埋入式进气道试验技术

樊建超, 华杰, 于昆龙, 胡洪学

2008, 22(1): 92-94. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.020

摘要(123) PDF(8)

摘要:
采用中压引射和经过校准的文氏流量计的方法,有效提高了埋入式进气道的捕获流量和流量测量精度,成功地在FL-24风洞中建立了埋入式进气道试验技术.风洞试验表明:整个试验系统设计合理,流量测量精度达到了0.5%以内.

吸气式高超声速飞行器边界层控制研究概述

战培国, 胥家常

2008, 22(1): 95-100. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2008.01.021

摘要(114) PDF(9)

摘要:
吸气式高超声速飞行器是近空间飞行器研究的重要内容之一.文章概述了近年来美国NASA兰利研究中心使用Hyper-X模型进行吸气式高超声速飞行器边界层主动和被动控制研究的情况.NASA兰利研究中心在20in马赫数6和31in马赫数10风洞使用Hyper-X模型进行了高超声速边界层控制主动和被动方法研究,评估了强迫转捩几种概念的有效性,包括使用被动离散粗糙元和主动质量增加(吹气).被动粗糙度研究产生的后掠斜坡构型已经成功用于马赫数7飞行试验.介绍了研究采用的各种边界层主、被动控制构型及试验模型热传导分布、激波系分布和表面流谱测量方法;对部分边界层主、被动控制典型结果进行了比较.

留言板

2008年第22卷第1期

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