实验流体力学

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2009, 23(3).

摘要(67) PDF(5)

摘要:

张珂, 李万平

2009, 23(3): 1-6,15. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.001

摘要(128) PDF(10)

摘要:
湍流标度律的变化情况显示了湍流边界层内的流动状况.利用高分辨率、高帧率的粒子图像测速技术(PIV)对平板湍流边界层进行了实验研究.研究结果显示,当脉动速度增量结构函数的阶数为正整数且逐渐增大时,由实验所得的脉动速度增量结构函数的标度指数逐渐偏离K41和SL标度指数,出现奇异标度律;而当结构函数的阶数为正分数时,实验所得的标度指数和K41及SL标度指数较为接近;当结构函数的阶数由0趋向于-1时,实验的标度指数明显偏离K41和SL标度指数,出现奇异标度律.这也说明了用低阶结构函数的标度指数也能说明标度律的奇异性及边界层内存在间歇性.对于法向速度增量和涡量分量来说,不管结构函数的高阶或低阶的标度指数都不随壁面位置的不同而改变,具有普适性.

疏水微槽道内层流减阻的实验研究

郝鹏飞, 汪幸愉, 姚朝晖, 朱克勤, 何枫

2009, 23(3): 7-11,15. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.002

摘要(133) PDF(5)

摘要:
研究了光滑和带有横向凹槽结构的疏水微槽道内层流的流动特性和表面滑移效应.在硅片上加工了矩形截面微槽道,利用十八烷基三氯硅烷(octadecyltrichlorosilane OTS)在槽道内壁形成疏水薄膜.实验结果表明在光滑疏水微槽道内的水流压降比无滑移条件下的理论值减少8%.对于侧壁带有凹槽结构的疏水微槽道,流动阻力可以降低10%~30%.笔者采用micro-PIV测量得到的壁面表观滑移速度约为槽道中心速度的8%,滑移长度约为2 μm.实验结果与滑移壁面条件下三维槽道内层流的解析解吻合,同时得到了带有凹槽结构的疏水微槽道内的流速分布.

气动附加装置降低厢式货车后体阻力

张攀峰, 王晋军, 唐青

2009, 23(3): 12-15. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.003

摘要(87) PDF(3)

摘要:
在风洞中通过天平测力和静态压力传感器测压实验,研究了简易厢式货车模型安装背部隔栅气动附加装置后阻力特性和背部压力分布的变化.结果表明采用高度适当、布置合理的背部隔栅,可以使厢式货车后体侧缘的分离剪切层再附于隔板上并在隔板后缘再次分离.从而使厢式货车下游的分离尾涡区变窄,提高其背部压力,最终减小了厢式货车模型因后体分离引起的压差阻力.实验发现减阻效果最好的是采用的3横3竖形式、高度为50mm、距离厢式货车后体边缘30mm的隔栅,最大可以将模型的阻力减小7.19%.

激波与固体颗粒群相互作用实验研究

张博, 李斌, 沈正祥, 解立峰

2009, 23(3): 16-19. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.004

摘要(107) PDF(8)

摘要:
为了研究FAE武器、温压武器中燃料抛撒问题,在垂直激波管里进行了气-固两相流的实验研究.主要研究激波(Ma=1.96)与3种不同堆密度的石英砂颗粒群相互作用,用高速摄影仪对颗粒在抛撒过程进行图像捕捉,得到颗粒在抛撒阶段的速度.研究颗粒群在超声速气流下的运动规律以及激波对颗粒群加速的影响规律,分析激波通过颗粒群时气-固两相流中的动力学过程.定量分析颗粒堆密度对激波的影响,得出了固体颗粒群受到激波作用后抛撒过程中纵向和横向颗粒云团体积增加,颗粒云团平均浓度减少;颗粒群的堆密度与颗粒粒径、抛撒初速度、反射激波的强度都成反相关关系.

齐莫曼翼与反齐莫曼翼空间流场测量对比分析

史志伟, 张传鸿, 刘志强

2009, 23(3): 20-23,34. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.005

摘要(119) PDF(11)

摘要:
在低速风洞内,分别对齐莫曼翼和反齐莫曼翼的气动特性进行了测量,并应用PIV测试技术测量了两种微型飞行器机翼的空间流场,给出了空间流场的速度矢量图、涡量图和流线图.通过对比分析给出了两种机翼气动特性产生差别的主要流动机理.

双翼布局微型飞行器气动特性试验研究

詹慧玲, 白鹏, 陈钱, 史志伟

2009, 23(3): 24-30,39. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.006

摘要(143) PDF(4)

摘要:
通过低速风洞试验研究了使用双翼布局改善固定翼微型飞行器(MAV)气动性能的问题.首先比较不同平面形状单翼(齐莫曼翼和反齐莫曼翼)与双翼布局的气动特性.在此基础上为了优化低雷诺数范围内的双翼布局,研究不同几何参数对气动特性的影响,包括双翼不同的翼间距和交错位置以及不同的上下翼平面形状,并分析了造成这种气动性能差异可能存在的流场相互作用机理.研究表明,双翼布局能够改善单翼微型飞行器的气动性能,双翼之间的相对几何位置对其气动特性影响很大.通过不同平面形状上翼与下翼组合的比较发现,就最大升力和升阻比而言,上翼为齐莫曼翼、下翼为反齐莫曼翼且上翼位于下翼上游的布局较优.

用光学干涉方法对液相扩散传质过程的研究

郭亮, 段俐, 胡良, 康琦

2009, 23(3): 31-34. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.007

摘要(108) PDF(5)

摘要:
液相中扩散传质过程研究无论对于基础理论还是生产实践都具有重要的意义.但在通常的重力环境中,传质过程不是单因素地由浓度梯度来决定,对流和沉降会对实验研究产生重要的干扰.通过光学干涉技术的应用,实现对于扩散过程中的传质系数进行测量,实验中采用Math-Zehnder干涉仪对于整个传质过程进行监控并记录相关图像信息.这些图像信息是贯穿在整个实验过程中的连续录像,不同于其它实验记录的静态图像.通过计算这些随时间改变的干涉条纹的变化,就可以推导出传质系数的结果.实验液体选用水/葡萄糖溶液,之后还将进一步将该实验装置搭载TF-1火箭,进行微重力实验,以排除重力产生的影响.

煤油/空气吸气式脉冲爆震发动机试验研究

王治武, 严传俊, 范玮, 郑龙席

2009, 23(3): 35-39. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.008

摘要(166) PDF(11)

摘要:
在内径50mm的吸气式无阀脉冲爆震发动机模型机上,以煤油为燃料,空气为氧化剂,成功进行了两相脉冲爆震试验.研究了煤油/空气推进剂的点火、起爆过程与特点.发现燃油粒度对PDE的点火.起爆影响至关重要.粒度较小时无论煤油是否加温均可成功生成爆震;而提高燃油温度有利于煤油的快速点火和加速火焰传播速度,但在燃油粒度较大时没有生成爆震.与汽油/空气推进剂相比,煤油/空气PDE起爆难度较大,且点火-起爆时间显著增加;随着频率增加,两者的点火-起爆时间差值逐渐减小.

基于升华法实验研究后掠翼三维边界层的转捩

杨永, 左岁寒, 李喜乐, 李悦立

2009, 23(3): 40-43,49. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.009

摘要(74) PDF(3)

摘要:
在西北工业大学的低湍流度风洞,采用升华法研究不同雷诺数下后掠翼上表面的转捩现象.实验发现雷诺数较低时,后掠翼上的转捩由流向不稳定触发,转捩位置在最小压力点之后,转捩分界为一条直线;当雷诺数足够大时,转捩由横流驻波不稳定触发,转捩提前到最小压力点之前,转捩分界呈现尖楔形状.该结果表明升华法不但能够较准确地分辨出后掠翼上的转捩位置,还能够区分不同的转捩机理,判断转捩是由流向不稳定还是横流驻波不稳定触发.此外,实验中还发现在横流驻波不稳定增长较大时,升华法能够提供转捩上游区域边界层内的横流不稳定信息;当横流驻波不稳定进一步增强时,该不稳定受模型表面粗糙度的影响较大,萘的喷涂有可能会影响到升华法的结果.

绕水翼空化非定常动力特性的时频分析

张博, 王国玉, 黄彪, 余峰, 张敏弟

2009, 23(3): 44-49. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.010

摘要(106) PDF(5)

摘要:
为了解绕水翼附着空化的流体动力特性,用实验方法研究了绕水翼的空化流动现象.实验在空化水洞中完成,采用高速摄像技术观测了不同空化阶段的空穴形态.并测量了水翼所受的升阻力.利用时频分析中的Choi-Williams变换和小波变换对水翼升力信号进行了分析处理,得到了水翼升力信号在不同空化阶段的时频特征.结果表明:在不同的空化阶段,对应于各种不同的空化形态,其流体动力的频谱特性也表现了不同的特点.在没有空化产生时,水翼升力的时频无规则,升力随时间的变化不存在周期性;在片状空化阶段,升力信号变化的频率随着空化数的减小而减小;在云状空化阶段,空穴波动增强,升力信号的周期性更加显著,而此时频率基本不随时间和空化数变化.

非烧蚀型防热材料烧蚀性能初步试验研究

刘初平, 孟松鹤, 杜百合, 王国林

2009, 23(3): 50-53,69. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.011

摘要(106) PDF(7)

摘要:
介绍了在CARDC等离子体风洞中开展的非烧蚀型防热材料超高温陶瓷(UHTC)的试验研究结果.对Φ20mm平头圆柱体试验模型,采用亚声速驻点试验技术,在驻点热流478W/cm2,气流焓值27.9MJ/kg,环境压力18kPa条件下,分别对代号C(15、10)型、Y型、S(30、15、10)型3种材料模型进行了试验研究,并对模型试验前后的长度变化、质量变化以及模型表面温度进行了测量,初步分析了模型的表观变化、抗氧化特性和表面辐射特性.结果表明:Y型模型试验前后表观变化不大,表面温度达到1930℃;S型模型表面生成一层薄氧化层,稳定情形下模型表面温度达到1964℃;C型模型表面烧蚀严重,模型表面温度达到2462℃,防热性能最差.

双翼微型飞行器水平阵风响应实验研究

刘志强, 史志伟, 白鹏

2009, 23(3): 54-57. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.012

摘要(69) PDF(4)

摘要:
在南航非定常风洞内,研究了一种双翼微型飞行器在水平阵风作用下的非定常气动特性变化,给出了模型迎角变化、风速脉动频率变化对微型飞行器气动特性的影响.研究表明:在来流减速和加速过程中,模型上的气动力发生很大变化,特别是在迎角较大的情况下;同时随着风速脉动频率的增大,升力系数的增加也很明显.分析认为由于翼面上的不同流态对风速脉动的响应不同,导致了翼面上流动结构的变化,从而使微型飞行器的升力特性发生改变.

临近空间飞艇排翼式艇翼气动干扰实验研究

苏建民, 宋笔锋, 张亚锋

2009, 23(3): 58-64. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.013

摘要(107) PDF(3)

摘要:
临近空间排翼式升浮一体飞艇是运行在临近空间环境,由水平、垂直方向具有一定几何间隔的两个艇翼连接两个囊体构成的新型低速飞行器.本文通过研制附加支架,使用一种低雷诺数风洞测量了两个对称翼型在水平、垂直方向相对位置、雷诺数、迎角等参数变化的情况下,前翼型模型对后翼型模型的升力和阻力系数干扰值的定量结果;对其变化规律进行了总结,并通过自由飞模型对由实验数据推导出的前、后机翼间的气动干扰进行验证,得出一些对排翼式布局飞行器总体设计有指导意义的经验数据与结论.

冲角变化对涡轮叶栅内间隙流动的影响

周逊, 王振峰, 王祥锋, 韩万金

2009, 23(3): 65-69. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.014

摘要(95) PDF(4)

摘要:
航空发动机涡轮工作效率的损失很大程度在于涡轮叶尖间隙损失,而叶尖区域泄漏流动的形成机理强烈地依赖于叶栅的运行工况,因此有必要研究来流冲角的变化对涡轮叶栅内间隙流动的影响.为此在低速风洞中对三套不同叶片积迭线形状的矩形叶栅进行了实验,测量了间隙内以及沿流动方向8个横截面的气动参数.通过对实验结果的分析和讨论,认为随着冲角的增加叶顶压差与端壁流道横向压力梯度增大,同时叶栅的总流动损失也随之增加.

雾化激波管研制和煤油点火延时测量

廖钦, 徐胜利

2009, 23(3): 70-74,79. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.015

摘要(140) PDF(6)

摘要:
为测量雾化煤油点火延时和得到火焰自发辐射光强分布,研制了雾化激波管和燃料雾化、进气系统.采用"管外预混"思想形成煤油气溶胶,通过连续进气和抽吸方法使气溶胶均匀分布,未出现明显的液滴沉降和壁面吸附.当点火温度为1000K,缝合接触面运行的实验时间大于10ms.由压电传感器PCB和光电倍增管PMT测量指定点压力、OH基光强时间曲线.利用Mie散射测量煤油气溶胶散射光分布,采用ICCD拍摄自点火发射光强.结果表明:该雾化系统可形成粒径为2~5μm煤油气溶胶.当压力为0.1MPa、温度为1300K~1700K,测得化学计量比φ=1.0煤油气溶胶点火延时τig为0.07~6ms,ln(τig)和10000/Tig近似呈线性关系.与气态煤油相比,该文高温点火延时和已有文献数据接近,但低温点火延时偏大,表明了低温下煤油点火的两相效应.

聚焦纹影显示技术在激波风洞的初步应用

徐翔, 谢爱民, 吕治国, 宋强, 黄洁

2009, 23(3): 75-79. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.016

摘要(185) PDF(15)

摘要:
为了在激波风洞试验中满足流场的密度场定量测量、三维流场显示和大视场观测,发展了聚焦纹影显示技术.该技术具有对流场区域进行聚焦显示的特点,获得的流场信息主要反映某个测试区域的特性.笔者对该技术的原理、系统组成、调试情况以及风洞试验结果进行了介绍.调试和试验结果表明:(1)该系统灵敏度高,获得的照片清晰,使用激光光源时不受衍射和干涉噪声的干扰;(2)该系统可以获得急剧聚焦深度小于5mm、测试视场(100mm的聚焦纹影图像,通过改变成像平面位置可以获得不同区域的聚焦纹影图像;(3)静态和动态聚焦纹影图像灰度变化数据将为某聚焦区域密度定量值计算奠定基础.

用于小Re数流动显示研究的水平式肥皂膜水洞

高宗海, 王思莹, 贾来兵, 尹协振

2009, 23(3): 80-84. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.017

摘要(134) PDF(4)

摘要:
介绍了一种用于小Re数流动显示研究的水平式肥皂膜水洞.该装置试验段流速稳定,流速范围为0.2~1.5 m/s.采用了几种模型在该水洞中进行试验,试验结果表明,水平式肥皂膜水洞在研究小Re数流动显示方面具有独特优势,能够反映出物体在小Re数下的微细流动特征.

基于小波变换的高超声速边界层动态图像分析

夏振炎, 姜楠, 王玉春, 田砚

2009, 23(3): 85-89. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.018

摘要(104) PDF(5)

摘要:
利用小波变换技术,研究高超声速下动态尖锥周期俯仰摆动的边界层转捩图像.通过基于二维小波变换的图像消噪和图像增强算法,优化动态实验图像,根据小波变换图像的奇异性提取沿时间历程变化的尖锥边界线和边界层图像,得到尖锥的俯仰摆动周期和迎角变化范围.结果显示边界层厚度的变化周期与尖锥的俯仰摆动周期存在相位差,随着迎角增大,背风面转捩点向尖锥前缘移动.实验结果表明,基于小波变换的图像处理技术不仅能够作为高超声速尖锥实验流动显示进行定性观察.还可以实现对高超声速边界层转捩实验的精确观测和定量分析,成为一种重要的量化和自动化的实验技术和分析手段.

跨声速风洞全模颤振试验悬浮支撑系统

路波, 杨兴华, 罗建国, 郭洪涛, 余立, 芮伟, 周洪

2009, 23(3): 90-94,103. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.019

摘要(78) PDF(6)

摘要:
介绍了用于CARDC的2.4m跨声速风洞伞模颤振试验的悬浮支撑系统的组成、试验装置的结构及其特点、控制算法等.给出了风洞调试试验结果,并进行了简要讨论.试验结果表明,研制的悬浮支撑系统具有强度高,对模型的浮沉和滚转控制能力强等特点.

低速增压风洞压力测量系统设计与误差分析

张伟, 戴景民, 徐龙金, 王萍

2009, 23(3): 95-99,103. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.020

摘要(104) PDF(9)

摘要:
低速增压风洞的雷诺数能够达到8.5×106,但与常规的风洞相比它的内部压力可高达0.4MPa.为此,设计了一套满足增压状态下的高精度风洞压力测量系统.系统采用耐压的PSI8400设备进行压力测量.通过模拟压力工作环境和分析测量的数据,找到压力风洞压力测量误差的主要原因是温漂、时漂、零偏置和压力效应.据此,采取了5点校准、正负校准等方法,消除了它的影响.通过与压力标准PCU比对和验证,这套压力测晕系统的精度优于0.05%.因此这套压力测量系统可以在压力风洞中进行多种高精度的测量.这套测压系统已在增压风洞的轴向静压梯度测量中得到应用,解决了压力风洞中流场校测的测量问题.

超声速混合层增长速度定量测量与比较

赵玉新, 易仕和, 田立丰, 何霖, 程忠宇

2009, 23(3): 100-103. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.021

摘要(114) PDF(7)

摘要:
为研究超声速混合层增长速度,在自行设计的超声速湍流混合风洞中,分别采用常规连续光源与脉冲激光光源完成相应的纹影和NPLS实验.采用对比度调整和边缘检测方法对实验图片进行处理,得到了适合于定量测量混合层增长速度的图像.给出了相应的增长速度测量方法,并对相应的实验图像进行了定量测量与比较.

皮托管测速技术在低速水洞流场校测中的应用

李岩, 王海文, 郭辉

2009, 23(3): 104-107,112. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2009.03.022

摘要(182) PDF(10)

摘要:
将皮托管测速技术成功用于大型低速水洞流场校测.通过采取一系列技术措施,有效地提高了皮托管测量低水流速度的可靠性和精度.经测量精确度分析以及与LDA结果比较,表明在水流速度0.5m/s以上,所采用的皮托管系统测量精度能够满足流场校测的要求.测量结果表明北航1.2m×1.0m多用途低速水洞实验段流速不均匀度和稳定性均达到设计指标.该工作为今后同类大型水洞流场校测探索出一条简单可靠的技术途径.

留言板

2009年第23卷第3期

留言板

2009年 第23卷 第3期

2009年第23卷第3期