实验流体力学

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黄志鹏, 赵梦甜, 杨希刚, 王玉璋

2019, 33(6): 1-6. doi: 10.11729/syltlx20190018

摘要(102) HTML (77) PDF(5)

摘要:
固体氧化物燃料电池（SOFC）内部流动传热和化学反应复杂，容易产生热不平衡区。获取高精度的多孔电极有效导热系数对于建立多物理场耦合数值分析模型和电池热管理具有重要的意义。基于稳态法设计并搭建了多孔材料有效导热系统实验平台和测量系统，在372.1~932.4 K温度范围内详细测量了多孔电极实验样件温度分布，通过多孔材料内传热理论分析，基于现有EMT和ME1数学模型，利用比例因子t构造了温度修正的SOFC多孔电极综合有效导热系数的计算模型。同时通过对比孔隙率为0.2349~0.4178的3个实验样件表面温度的计算值和实验测量值，验证了该有效导热系数模型的有效性和高精度。

六旋翼无人机旋翼转动对测风准确性的影响研究

李正农, 胡昊辉, 沈义俊

2019, 33(6): 7-14. doi: 10.11729/syltlx20190047

摘要(252) HTML (113) PDF(24)

摘要:
旋翼无人机可以代替桅杆实现风场的定点或多点同时测量，但是旋翼转动引起的扰流会对测风的准确性产生影响。利用不同高度的支架，在六旋翼无人机上搭载超声波风速仪进行风洞试验，探究旋翼转动对无人机中心上方各高度处风场的影响以及不同风向角和机身倾斜对测量准确性的影响。结果表明：除个别工况外，旋翼转动均会引起较大的风速相对误差；旋翼转动引起的风速误差随高度呈先增大后减小的趋势；机身水平时，随高度增加，各工况下的风速绝对误差趋于一致，且控制风速大于6 m/s时，风速相对误差随风速增大而减小；旋翼转动对风向角测量基本没有影响。研究结果可为多旋翼无人机搭载测风仪器直接测风的实际应用提供参考。

电邦德数影响下无水乙醇的荷电微射流不稳定性

霍元平, 王军锋, 左子文, 刘海龙

2019, 33(6): 15-21. doi: 10.11729/syltlx20180113

摘要(296) HTML (147) PDF(20)

摘要:
基于高速摄像及小尺度PIV技术对无水乙醇荷电微射流雾化模式的演变及射流不稳定性进行了实验研究。精确捕捉了无水乙醇荷电微射流的显微演变过程，探讨了电邦德数影响下不同雾化模式的射流不稳定性演变特征及其对微射流雾化特性的影响规律。实验结果表明：射流的非轴对称性径向扰动贯穿于整个射流雾化模式区间；随着电邦德数不断增大，射流偏离度呈先增大后减小的趋势，而其不确定性的脉动范围在锥射流模式下不断增大，过渡到多股射流模式后，脉动范围逐渐减小至零，而后再逐渐增大；锥射流模式下，射流核心区及速度方向均偏离轴心，射流速度较纺锤模式明显回落；多股射流模式下，射流核心区速度明显回升，但不同电邦德数下多股射流之间的速度分布差异较大；多数情况下，射流边界处的流线较为紊乱，缺乏对称性，但在电邦德数为13.30~13.60的极小区间内保持稳定的多股射流稳定雾化形态，射流核心区速度达到峰值。

板翅式及管翅式换热器气流湍流特性研究

符澄, 赵波, 徐大川, 廖达雄, 裴海涛, 朱博, 秦红岗

2019, 33(6): 22-27. doi: 10.11729/syltlx20190036

摘要(240) HTML (98) PDF(9)

摘要:
在连续式回流风洞中，为了控制风洞气流的总温，平衡风扇或压缩机做功产生的热量，需要在风洞试验段上游布置换热器。风洞换热器除了需要提高换热效率、降低压力损失之外，其对来流的整流效果及自身所引发的湍流流动也会对风洞试验段流场品质造成影响。在0.55 m×0.40 m低噪声航空声学风洞中，使用热线风速仪对椭圆管翅片式及板翅式换热器的下游湍流度分布进行了试验研究，获得了不同构型换热器的压力损失特性。采用数值模拟方法，对不同构型热交换器的再生湍流度进行了模拟和分析。研究结果表明，椭圆管翅片式与板翅式换热器对湍流流动的整流效果有明显差异。椭圆管翅片式换热器对降低湍流度、抑制其不均匀分布的效果要优于板翅式换热器，板翅式换热器对湍流度横向分量的整流效果较好，板翅式换热器的再生湍流度约为管翅式换热器的30%~40%。研究结果可为高流场品质要求的大型连续式风洞换热器的选型及优化提供参考。

高超声速低密度风洞带中心锥型扩压器性能研究

毕林, 李振乾, 唐志共, 袁先旭, 陈浩

2019, 33(6): 28-33. doi: 10.11729/syltlx20190063

摘要(163) HTML (111) PDF(16)

摘要:
扩压器是超/高超声速风洞的关键部件之一，直接影响风洞运行的费效比。然而，对于高超声速低密度风洞而言，试验运行参数范围大、试验气体密度又相对较低，常规的"收缩段-等直段-扩张段"的扩压器结构扩压作用不明显。提出一种带中心锥型扩压器新结构，并在Φ300 mm高超声速低密度风洞中进行扩压性能试验。研究了M16喷管小流量稀薄状态和M8喷管大流量近连续流状态下带中心锥型扩压器的扩压性能，同时，分析了试验段模型对扩压器扩压能力的影响。结果表明带中心锥结构的扩压器适用的风洞运行参数范围更广、扩压性能更优，能有效提高设备试验能力，可为高超声速风洞扩压器设计提供参考。

侧喷干扰高温燃气效应讨论

张庆兵, 逯雪铃, 沙莎

2019, 33(6): 34-40. doi: 10.11729/syltlx20180161

摘要(164) HTML (101) PDF(6)

摘要:
在实验或计算中，通常采用冷喷流（或某种程度上的等效气体喷流，或无反应多组分混合气体喷流）开展侧喷干扰研究，这种处理方法在具有轨迹控制发动机的未来先进飞行器的设计中可能会产生问题。简要回顾了侧喷干扰气体模型对力和力矩影响的实验和计算研究成果，针对满足实际应用需求的大喷流动量比情形，开展了冷喷流、无反应气体喷流和反应气体喷流计算模型对典型锥-柱-裙外形的力、力矩以及侧喷干扰区域内气动加热峰值影响的研究。结果表明：无喷流条件下，反应对力和力矩的影响非常微小；开启喷流后，3种气体模型的法向力差异约4%~15%，力矩差异大于20%。冷喷流不能用于预测侧喷干扰峰值热流，反应气体喷流干扰峰值热流计算结果比无反应混合气体高13%。满足应用需求的大喷流动量比侧喷干扰的力学特性和峰值热流分布，均需开展复现高温燃气效应的实验验证。

基于尾迹法的翼型跨声速实验阻力测量研究

徐思文, 高超, 张正科

2019, 33(6): 41-45. doi: 10.11729/syltlx20180047

摘要(155) HTML (79) PDF(7)

摘要:
在风洞实验中采用尾迹积分法测量翼型阻力时，尾耙的形状、高度和安装位置均对翼型阻力存在一定的影响。在西北工业大学NF-6增压连续式跨声速翼型风洞中，针对同一翼型（OA309翼型），在不同马赫数下，进行了2种尾耙高度、2个尾耙安装位置的实验。对比分析了同一尾耙高度、不同安装位置以及同一安装位置、不同尾耙高度的阻力实验数据，获得了不同实验条件下适用于NF-6风洞阻力测量的尾耙高度及安装位置的组合，为跨声速翼型风洞阻力测量提供了参考。

3 m×2 m结冰风洞试验技术研究进展

倪章松, 刘森云, 王桥, 王梓旭, 郭龙

2019, 33(6): 46-53. doi: 10.11729/syltlx20180115

摘要(392) HTML (212) PDF(22)

摘要:
3 m×2 m结冰风洞于2013年建成，近年来该风洞的试验技术研究取得了一系列的进展。首先对风洞概况和相关试验技术进行了介绍，包括总体情况、性能指标、试验能力等，重点阐述了该结冰风洞已形成的云雾场参数校测、冰形特征捕获、热气防冰和电热除冰等试验技术。其次，对发动机、直升机结冰与防除冰、过冷大水滴和冰晶雨雾模拟等结冰风洞试验技术新的发展方向进行了分析和探讨，提出了发展思路。可为结冰风洞建设与试验技术的研究提供参考。

低速TPS试验内式流量控制技术研究

胡卜元, 黄勇, 章贵川, 章荣平

2019, 33(6): 54-58. doi: 10.11729/syltlx20180201

摘要(157) HTML (75) PDF(4)

摘要:
TPS试验技术是风洞中研究飞机/发动机一体化设计的最佳手段之一。作为发动机模拟器的TPS单元采用高压空气驱动，因此高压供气流量控制精度与试验精度直接相关。常用的外式流量控制方式由于风洞模型内部空间限制，无法对2台以上的TPS单元进行流量控制。针对外式流量控制方式的不足，设计了一种基于双喉道匹配设计的内式流量控制装置，集流量控制与测量功能于一体，可同时进行4台TPS单元的流量控制，满足4发运输机的动力模拟试验需求。为考核该装置的性能，进行了地面校核试验，试验结果表明该装置具有良好的流量线性控制能力，控制分辨率优于0.15 g/s，流量控制精度优于3 g/s；在8 m×6 m低速风洞进行了某型飞机全模TPS动力模拟试验，试验重复性精度满足国军标合格指标。

尖前缘驻点热流精细化测量研究

张杨, 贾广森, 沙心国, 陈星

2019, 33(6): 59-64. doi: 10.11729/syltlx20180112

摘要(175) HTML (90) PDF(14)

摘要:
为提高升阻比特性，现代高超声速飞行器常采用尖前缘结构，这对热防护系统提出了很大挑战。尖前缘结构由于表面曲率较大，常规的点测量和面测量试验技术均难以对驻点热流进行准确测量。针对尖前缘驻点热流测量难题，制作了专用的整体式薄膜电阻温度计，建立了驻点热流参数辨识方法，并以不同前缘半径（R=1.0、2.0和5.0 mm）的斜劈模型为研究对象，在FD-20高超声速脉冲风洞中开展了试验验证，来流马赫数分别为4、5、6和8，试验结果表明：整体式传感器稳定性好、灵敏度高、耐冲刷性强，其参数辨识方法精度高，试验获得的前缘驻点热流与理论值误差小于15%。

一种连续式跨声速风洞总压控制方法设计

陈旦, 张永双, 李刚, 郭守春, 沈牟

2019, 33(6): 65-71. doi: 10.11729/syltlx20180094

摘要(446) HTML (212) PDF(11)

摘要:
总压是连续式跨声速风洞关键流场参数，高总压控制精度能提高试验数据的准确性，加快调节速度对缩短马赫数极曲线时间具有重要意义。针对连续式跨声速风洞试验工况多、调节手段多等特点，对连续式跨声速风洞压力调节系统及多种流场调节手段下的压力耦合特性进行分析研究，建立了连续式跨声速风洞总压控制精度和调节阀特性的对应关系，并以此设计出不同工况的阀门组合控制策略，采用分段变参数加模糊PID控制算法实现总压的闭环控制。风洞试验结果表明：在保证每条马赫数极曲线时间的同时，总压控制精度达到0.1%，控制方法能够有效满足连续式跨声速风洞总压控制要求。

2 m超声速风洞流场变速压控制方法研究

周波, 高川, 杨洋

2019, 33(6): 72-77. doi: 10.11729/syltlx20180133

摘要(150) HTML (88) PDF(11)

摘要:
颤振试验要求风洞必须具备变速压试验能力，为此在2 m超声速风洞开展了流场变速压控制方法研究。针对总压宽范围多阶梯运行时主调压阀调节能力不一致的问题，采用总压分组、误差分段的控制方法解决了这一难题。通过基于主调压阀阀门特性曲线的控制方法，实现了总压上升速率可调的目标，避免了复杂的控制参数整定过程，显著减少了调试车次。试验结果表明：采用该控制方法，一次试验可以完成多个总压阶梯的控制，并且总压稳定精度达0.3%，速压超调量小于0.5 kPa，总压上升速率可调。通过本文工作，2 m超声速风洞具备了变速压试验能力，并成功应用于型号试验。

不同亚格子尺度模型对气动噪声仿真精度的影响

殷想, 汪怡平, 杜敏韬, 苏楚奇, 孙浩

2019, 33(6): 78-83. doi: 10.11729/syltlx20190109

摘要(233) HTML (115) PDF(12)

摘要:
大涡模拟（Large Eddy Simulation，LES）湍流模型在汽车外流场及气动噪声模拟计算分析中有着广泛的应用，高精度的非定常流场计算结果是有效进行气动噪声仿真分析的前提和基础。采用现代简易汽车模型（HSM模型），基于不同亚格子模型的LES对其进行非定常流场计算分析以及声场计算，并利用模型内部监测点的实验数据和仿真计算的结果进行对比验证。结果表明，使用WMLES模型可以得到更为准确的结果。

方背Ahmed模型非定常尾迹的实验研究

范亚军, 夏超, 葛典典, 杨志刚

2019, 33(6): 84-89. doi: 10.11729/syltlx20190112

摘要(322) HTML (146) PDF(22)

摘要:
方背Ahmed模型是一种简化的商用车类车体模型，气流在尾部发生分离形成回流区，使背部产生负压继而带来较大的气动阻力。利用风洞实验对1/4缩比的方背Ahmed模型的非定常尾迹进行了精细测量和统计分析，实验雷诺数为9.2×10⁴。背部压力、粒子图像测速（PIV）和热线测量结果表明方背Ahmed模型的非定常尾迹呈现出3种流动特征的相互耦合：左右涡结构不对称分布的双稳态特征、水平以及垂直方向的涡脱落和回流区的周期性抽吸。其中双稳态现象在非定常尾迹中占主导作用，表现出2种稳定状态（水平不对称）的交替出现（转换概率P_转换=0.149），且每种稳定状态可维持较长的时间尺度（平均维持时间约为6 s），其频谱特性满足-2次幂律分布；水平和垂直方向剪切层振荡引起的涡脱落频率分别为Sr_H=0.13和0.17；回流区周期性抽吸的频率为Sr_H=0.07。3种流动结构共存并相互作用，从而使方背Ahmed模型的非定常尾迹呈现复杂的三维湍流特性。

基于声振主要传播路径的汽车风噪简化模型评估

王毅刚, 焦燕, 张婕

2019, 33(6): 90-94. doi: 10.11729/syltlx20190106

摘要(178) HTML (109) PDF(13)

摘要:
以某款实车为研究对象建立了统计能量分析（Statistical Energy Analysis，SEA）模型，通过传播特性分析对其主要传播路径进行分类，并进行简化模型近似性分析。通过对SEA模型中主要和次要子系统选取，建立了2种简化模型，对其车内噪声和传播路径的计算表明：模型子系统特性改变，能量的传播路径和大小特性随之变化、甚至子系统对外界流体脉动和声场的接受能力也发生变化，导致得到的车内噪声计算结果发生改变。简化模型的使用还需进一步研究。

2019年分类总目次

2019, 33(6): 95-102.

摘要(47) PDF(9)

摘要:

留言板

2019年第33卷第6期

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