逆向喷流技术在高超声速飞行器上的应用

文章采用基于SST k-ω湍流模型的N-S（Navier-Stokes）方程数值模拟方法,探究不同来流迎角下,逆向喷流与钝头体同轴及不同轴时,同自由来流相互作用产生的干扰流场对减阻降热效果的影响。结果表明：与无喷流情况相比,同轴逆向喷流能有效减小钝头体的阻力系数,迎角为2°时阻力系数可减小32.53%;迎角较小时,同轴逆向喷流可有效减小壁面斯坦顿数,迎角较大时,迎风面壁面斯坦顿数较大,背风面壁面斯坦顿数大幅减小;逆向喷流与钝头体轴向夹角的变化对流场及减阻降热效果产生影响,喷流与轴线夹角增大,迎风面壁面压强逐渐减小,存在使壁面斯坦顿数峰值取得最优解的喷流角度;较同轴逆向喷流,来流迎角为5°时,壁面斯坦顿数峰值可减小9.02%,来流迎角为8°时,减阻效果最高可提升1.92%。

     

飞行器侧向喷流流动干扰与气动特性影响研究

文章基于数值求解N-S方程,分析了单独弹体和翼身组合体不同来流Mach数、不同攻角带侧向喷流控制的干扰流场,研究了流场干扰与气动力干扰的关系,并与国外文献的实验结果进行了对比.结果表明,单独弹体力放大因子随攻角增大而增大,翼身组合体则随攻角增大下降,翼身组合体的放大因子明显大于单独弹体,随攻角的变化规律两者也不一样,原因在于弹翼对喷口附近的干扰流场带来严重影响,同时喷流干扰的影响会扩展到弹翼上,并产生很大干扰气动力.     

V形尾翼无人机喷流对气动力特性干扰的数值模拟

全球鹰外形的无人机,其V形尾翼位于发动机喷管两侧,发动机的高温、高速喷流对尾翼和飞机的气动干扰影响很大。文章通过数值模拟分析了V形尾翼与发动机喷流的相互干扰作用,给出了全球鹰外形无人机在不同高度、马赫数以及相应的发动机工作状态下的气动力特性,定量对比不带发动机喷流和带有喷流的计算结果,得出了发动机喷流对尾翼及全机的气动影响,可作为无人机V型尾翼和发动机气动布局设计的参考。     

超声速空气流中欠膨胀异质侧喷流数值仿真

在控制方程中引入了组分传输方程的条件下,运用标准k-ε湍流模型对超声速空气流中二维平板上异质氮气侧喷流的稳态流场进行了数值仿真,分析了壁面静压、分离区长度、喷流穿透高度随侧喷流与来流滞止压强比的变化规律,并与理论计算及实验数据进行了比较分析。结果表明,欠膨胀喷流迅速膨胀形成的障碍物使自由来流分离,使流场出现分离激波、诱导激波、再压缩激波及漩涡等复杂形态,并在喷流出口前后壁面上分别形成高压和低压区;随着喷流与来流滞止压强比增加,分离区长度、喷流穿透高度、壁面高压区及低压区范围增大;仿真结果与理论计算、实验数据趋势吻合。     

螺旋桨滑流对飞机气动特性影响的数值分析

提出了一种预测螺旋桨滑流对全机气动特性干扰的数值方法。采用随桨叶旋转的螺旋尾涡系与机体表面定常马蹄涡系之间的干扰为数学模型。计算对应螺桨每一方位角时两涡系对网格控制点的诱导速度及压力系数，由此得到螺桨一个旋转周期的全机气动特性的时均值。算例计算表明，本文方法所获全机升力特性、阻力特性与实验值吻合良好。俯仰力矩在小迎角无襟翼偏转时与实验值也较吻合。该方法对单发或多发螺旋桨飞机均适用。     

基于Lilley宽带声源模型的锅炉承压管泄漏数值模拟研究

以锅炉管道泄漏喷流流场分布计算结果为基础,采用Lilley宽频声源模型,计算泄漏喷流噪声的声功率级分布。对不同泄漏孔径以及不同工况下的蒸汽泄漏进行数值模拟,结果表明泄漏孔的直径越大,喷流速度和声功率级越大。而蒸汽的温度不变,压力越大,喷流速度和声功率级越小。模拟结果为锅炉承压管泄漏声学监测与诊断提供了重要依据。     

迎角从0°到60°全机亚跨超音速绕流数值解法

采用有限体积法高效求解Ｅｕｌｅｒ方程，成功地计算了全机亚跨超音速迎角可达６０°的绕流流场及空气动力。还就应用求解Ｅｕｌｅｒ方程模拟大迎角分离流动的能力进行了探讨。计算表明，应用本方法能自动捕获大后抓角机翼前缘分离涡，机身分离涡及其相互干扰。计算结果与实验的压力分布及气动力吻合良好。     

多用户检测中并行干扰加权消除的研究

所有的干扰消除法在干扰被错误的估计时，性能会大大下降，针对干扰消除的这一不足提出了并行干扰加权消除PIWC的方法来改善性能。该方法的计算复杂度随用户数呈线性增长，比并行干扰消除PIC略高一些，具有很高的实用价值。本文在高斯近似的基础上研究了判决加权和模糊加权，仿真结果表明并行干扰加权消除PIWC优于并行干扰消除PIC，模糊加权优于判决加权。     

基于非结构嵌套网格的旋翼-机身干扰流场数值模拟

文章基于非结构动态嵌套网格对直升机旋翼/机身干扰非定常流场进行了数值模拟研究。流场区域被分为2个相互嵌套的子域,即运动区和静止区。运动区包含桨叶,并且随着桨叶一起旋转,静止区包含机身,通过重叠区域传递流场信息。采用非定常Euler方程和双时间推进方法模拟了美国佐治亚理工学院旋翼/机身干扰实验外形非定常流场,并将计算结果与实验值以及文献的计算值进行了对比分析,吻合较好,得出了旋翼机身干扰的一些规律。     

非定常条件下大迎角机动控制

针对推力矢量飞机在非定常气动影响下的机动控制问题,提出一种大迎角俯仰机动的控制器设计方案.采用干扰观测器方法对机动过程中的非定常俯仰力和力矩进行估计,并在控制端进行俯仰力矩补偿以及适当的升力补偿,建立了统一参数下飞机线性参变(LPV)模型和外部干扰LPV模型,并基于LPV模型设计了标称控制器和干扰观测器.从大迎角机动仿真中可以看出,控制系统能够控制迎角较好地跟踪输入指令,同时对机动过程中存在的非定常干扰能进行有效地抑制.仿真结果表明利用干扰观测器的方法较其他方法具有更好的控制性能.     

脉冲水射流破岩的数值模拟与分析

基于多物质任意拉格朗日-欧拉流固耦合算法(ALE),建立了脉冲水射流破岩的有限元模型.对不同入射速度下的破岩过程进行模拟,得到了岩石在脉冲水射流作用下的破碎和损伤演化过程,分析了射流速度对破岩效率的影响和最优入射速度.     

射流作用下吸气流动临界射流速度的实验确定

根据不同的吸气量、喷口宽、吸口宽和射流角的临界射流速度的实测值,应用数理统计逐步回归分析方法,得到二维射流作用下吸气流动临界射流速度与其相关因素之间的定量关系,为应用该气流确定了一个重要参数.     

脉冲射流喷嘴机理及水力特性研究

在对新型射流机理探讨的基础上，研究了脉冲射流喷嘴的机理和水力能量关系．得出了计算式．结果表明．脉冲喷嘴的瞬时高频射流所获能量是低频射流的２．５５８倍，是连续射流的１．４３８倍．还得出了脉冲射流喷嘴的水马力和冲击力的计算式．为脉冲射流喷嘴的应用及进一步研究，提供了理论依据．     

高压气蚀水射流切割装置的试验研究

提出了一种能较好地诱发气蚀的高压水射流切割装置———射流泵式切割装置．在非淹没条件下对该装置与普通单喷嘴装置进行了对比试验．试验结果表明,在相同的工作条件下,射流泵式切割装置比普通单喷嘴切割装置能耗低、切割深度大．根据试验结果,提出了射流泵式切割装置的最佳工作参数     

脉冲液-气射流泵能量平衡理论研究

运用能量平衡分析法导出了脉冲液-气射流泵内能量损失的压力比表达式,对其主要流动部件的能量转换和耗损进行研究,分析其传能及传质的机理和主要影响因素,从而验证了脉冲射流是提高液-气射流泵效率的有效途径.     

挑流水舌运动数值模拟

考虑空气阻力及卷吸掺气的影响,从相似理论出发分别建立了挑流水舌的一维和三维数学模型,并用相应的模型试验与原型观测资料进行了验证计算.验证计算成果表明,所建立的挑流水舌数学模型具有较强的预报能力,可为雾化问题和消能机理的深入研究提供较好的基础.     

复合材料的切割技术及实验比较

本文介绍了高压水射流切割(包括磨料射流切割)和激光切割的原理及特点。并对纤维增强复合材料相关的切割试验作了比较。     

浅水横流中底部水平热水射流近区的初始稀释--(Ⅱ)特性分析

对多种不同的流速比、不同的喷口密度佛汝德数的浅水横流中水平热水浮力射流进行了大量的数值试验，对整个流场的流动特性作了详尽的分析，得出流速比和密度佛汝德数是影响流场和温度场的主要因素。在大流速比情况下，射流存在分叉现象，流速比R=0．10为附壁（底）流动现象的临界值，并给出了最大入侵深度与流速比的拟合关系式。     

环形液气射流泵的理论及试验研究

本文提出了环形双侧吸气新型高效液气射流泵。运用液气两相流体力学基本理论和准二维分析方法,导出了该泵的基本性能方程、动量修正系数及阻力系数的表达式,以及基本方程的简化式。提出了确定该泵最优工作及几何参数的计算方法,通过试验对上述理论进行了验证。     

气流循环粉碎法制备超细Al2O3粉的正交试验研究

以粗颗粒Al2O3为试样,采用气流循环粉碎法制备了d50＜1μm的超细Al2O3粉.实验过程中,按正交表L9+(34)安排正交实验,通过正交实验方差分析确定了制备超细Al2O3粉的最佳气流循环粉碎条件,并分析了各因素对气流循环粉碎过程的影响程度.