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钝锥动态转捩风洞试验

张石玉 赵俊波 付增良 周平 周家检 梁彬

张石玉,赵俊波,付增良,等. 钝锥动态转捩风洞试验[J]. 实验流体力学,2022,36(6):61-66 doi: 10.11729/syltlx20210120
引用本文: 张石玉,赵俊波,付增良,等. 钝锥动态转捩风洞试验[J]. 实验流体力学,2022,36(6):61-66 doi: 10.11729/syltlx20210120
ZHANG S Y,ZHAO J B,FU Z L,et al. Dynamic boundary layer transition wind tunnel test of blunt cone[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics,2022,36(6):61-66. doi: 10.11729/syltlx20210120
Citation: ZHANG S Y,ZHAO J B,FU Z L,et al. Dynamic boundary layer transition wind tunnel test of blunt cone[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics,2022,36(6):61-66. doi: 10.11729/syltlx20210120

钝锥动态转捩风洞试验

doi: 10.11729/syltlx20210120
详细信息
    作者简介:

    张石玉:(1984—),男,四川遂宁人,高级工程师。研究方向:飞行动力学与实验流体力学。通信地址:北京市7201信箱56分箱(100074)。E-mail:zhangsy701@sina.com

    通讯作者:

    E-mail:zjbo503@sina.com

  • 中图分类号: V211

Dynamic boundary layer transition wind tunnel test of blunt cone

  • 摘要: 钝锥飞行器俯仰振动时,非对称边界层转捩区前后移动相对于俯仰角运动的滞后将产生显著的非定常气动效应,导致飞行器俯仰动稳定性降低,严重时甚至会导致运动失稳。将基于气浮轴承的动态试验技术与转捩红外测量技术相结合,建立了钝锥动态转捩风洞试验技术。该技术采用气浮轴承提供俯仰运动自由且阻尼极低的支撑环境,采用红外热像仪实时测量飞行器表面整体转捩状态。开展了9°钝锥标模动态转捩试验,研究模型绕俯仰轴转动时边界层转捩区前后移动的非定常气动作用与飞行器运动的耦合效应。测量试验观察到了动态转捩试验迎角振荡现象,并发现了转捩区前后移动相对于迎角振荡的滞后现象,获得了转捩滞后时间。
  • 图  1  尖锥静、动稳定性导数随雷诺数变化[15]

    Figure  1.  Variation of aerodynamic stability derivatives of sharp cone with Re[15]

    图  2  试验系统示意图

    Figure  2.  Sketch of test system

    图  3  试验设备功能图

    Figure  3.  Capabilities of facilities in test system

    图  4  模型装配示意图

    Figure  4.  Assembly drawing of blunt cone model

    图  5  气浮轴承示意图

    Figure  5.  Sketch of gas bearing

    图  6  钝锥标模转捩试验模型表面温度图(1#试验)

    Figure  6.  Temperature graphic of boundary layer transition wind tunnel test (1# test)

    图  7  动态转捩试验、层流动态试验迎角曲线

    Figure  7.  Curves of angle of attack in wind tunnel tests

    图  8  模型表面温度图及其Canny边缘线图(1#试验)

    Figure  8.  Temperature graphics and correlated transition-lines solved with Canny edge detector method (1# test)

    图  9  转捩运动相对于迎角运动的滞后时间

    Figure  9.  Time delay of transition area movement compared to angle of attack oscillation

    图  10  转捩运动相对于迎角运动的相位差

    Figure  10.  Phase difference of area movement compared to angle of attack oscillation

    表  1  试验参数表

    Table  1.   Inflow parameters of wind tunnel tests

    试验序号总压/MPa总温/K单位雷诺数
    1#2.96506.32.43×107
    2#2.70487.02.34×107
    3#1.77460.01.70×107
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    表  2  转捩滞后时间分析结果

    Table  2.   Delay time of transition area movement compared to angle of attack oscillation

    迎角下行过程迎角上行过程
    迎角峰值时刻/s转捩后退时刻/sΔt1/s相位差/(°)迎角谷值时刻/s转捩前进时刻/sΔt2/s相位差/(°)
    14.39 14.41 0.02 47.4 14.31 14.37 0.06 142.1
    14.54 14.57 0.03 71.1 14.46 14.50 0.04 94.7
    14.69 14.73 0.04 94.7 14.61 14.65 0.04 94.7
    14.83 14.86 0.03 71.1 14.76 14.80 0.04 94.7
    14.98 15.01 0.03 71.1 14.91 14.94 0.03 71.1
    15.14 15.17 0.03 71.1 15.06 15.10 0.04 94.7
    下载: 导出CSV
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    LOU H T. Reynolds number effects on slender cone's aerodynamic characteristics at small incidence[J]. Acta Aerodynamica Sinica,2001,19(4):466-470. doi: 10.3969/j.issn.0258-1825.2001.04.017
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-08
  • 修回日期:  2022-01-18
  • 录用日期:  2022-01-29
  • 刊出日期:  2022-12-30

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    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日