35°Ahmed模型气动射流减阻主动控制

使用CFD仿真软件STAR-CCM+,对类车体35°Ahmed模型的尾流场进行仿真,采用主动控制减阻技术,用定常射流的方法研究射流孔的位置、速度等因素对尾部流场的影响。在尾部各个可能减阻的位置布置射流孔,针对不同的射流速度进行分析,并对不同位置采用逐步优化减阻的方法,找到最好的减阻工况。研究结果表明:与原始工况相比,采用射流减阻方案的模型尾流结构得到了明显改善;控制了模型尾部的分离涡;改变了车体的压力变化;降低了模型的压差阻力,使其阻力系数明显降低;实现了超过6%的减阻效果,达到了减阻的目的。     

基于35°Ahmed模型的外流场仿真精确性与被动控制减阻研究

基于商用CFD计算软件STAR-CCM+,对常见的类车体35°Ahmed模型进行外流场仿真精确度研究,主要从网格类型、湍流模型、网格尺寸3个方面,通过对模型总压差阻力系数、局部的压差阻力系数、模型尾部斜面上方流场选定点的流速3个层级的分析,研究汽车外流场的仿真精确性, 寻找到一种可以接受并能应用于工程的仿真方法,即主体网格是四面体网格、k - w湍流模型、网格尺寸控制在较小量级的高质量仿真策略。在此基础上,通过在35°Ahmed模型尾部斜面添加凸起结构,进行35°Ahmed模型被动控制减阻技术研究,表明35°Ahmed模型的阻力主要来源于模型尾部,在模型尾部添加凸起结构,当附加板与斜面角度为30°时,有最优减阻效果。     

阶背式MIRA模型气动阻力数值模拟网格无关性研究

对汽车气动阻力数值模拟结果影响较大的网格划分形式和方法进行了对比研究.利用现有充分的计算资源,建立阶背式MIRA模型,通过划分常见的四面体网格和混合网格,分别对两种网格形式在整车周围和车身尾部对网格进行加密,并保证足够多的网格数量,得到了数值稳定的网格无关性的阻力系数结果,总结出了阻力系数随网格加密的变化趋势,并与现有风洞试验值进行对比分析.结果表明：网格一旦加密后阻力系数即有显著下降,随着网格数的不断增加,阻力系数均呈现出明显的下降趋势,且下降幅度逐渐减小,最后都能在3000万网格左右得到网格无关性的结果.最终四种方案的阻力系数值均小于风洞试验值,且与之存在一定的误差.     

下表面射流对翼型气动性能影响的数值模拟

为探索增强小迎角下翼型气动性能的射流控制方法,进而实现无舵飞行控制,在环量控制的启发下,提出在NA-CA0012翼型下表面靠近后缘的位置布置射流(Jet on the lower surface of trailing edge,LSTE jet),并通过分析流动状态与参数变化优化LSTE射流的气动控制效果.首先,采用...     

基于仿生学原理的射流表面减阻性能研究

针对仿生射流表面减阻问题,建立仿生射流表面模型,利用SST k-ω湍流模型对其进行数值模拟,所得射流速度曲线与实验数据吻合良好。研究射流流体对边界层厚度的影响规律,探讨仿生射流表面的减阻机理。利用4因素3水平的正交试验,对射流表面和光滑表面摩擦阻力进行对比分析,得到了射流模型参数对减阻效果和节能效果的影响规律:在不考虑外加射流能量的情况下最大减阻率达50.41%;射流速度对节能效果的影响最大,主流速度对节能效果的影响其次,节能效率与主流速度成正比,最大节能效率为276。射流改变了边界层内的流场结构,使得射流表面的边界层厚度增大,垂直于射流表面的速度梯度减小,摩擦阻力减小。     

射流主动流动控制对舰船甲板流场的影响

随着舰船的发展和大量应用,舰船甲板流场的分析与控制的重要性进一步凸显出来。为改善舰船甲板流场,提出了一种新型的基于射流装置的主动流动控制方法,并以直升机桨盘位置为例分析了不同射流装置参数对于直升机桨盘流场优化的效果。首先基于Navier-Stokes方程建立了舰载直升机甲板流场的数值模型,以研究基于射流主动流动控制对舰船甲板流场的影响。然后该方法选取k-ε湍流模型,并通过算例验证了方法的有效性。最后模拟得到添加射流装置的舰船甲板流场流线与速度分布,结合流场信息对旋翼受力的影响对比分析了加装射流装置对舰船甲板流场的流动控制作用。结果表明：上射流的添加可以使得甲板流场中回流区的影响范围减小,从而使得桨盘流场速度梯度减小;桨盘流场速度梯度的减小可以有效降低旋翼气动力变化和响应水平;不同的来流角下添加上射流装置均能通过控制甲板流场从而减小响应,提高直升机的安全性。射流速度对流场控制效果影响显著,应结合射流装置安装位置选取最优射流速度从而达到较好的控制效果。     

尾缘射流式垂直轴风力机气动特性数值分析

为抑制翼型表面流动分离并提高风力机叶片气动性能,将可靠性较高的吹气射流技术应用于垂直轴风力机叶片尾缘。采用数值模拟方法分析不同尾缘射流角度对垂直轴风力机风能利用系数、力矩系数及单叶压力与整机涡量的影响。模拟结果表明:在最佳尖速比(2.63)时,10°射流可以有效降低翼型尾缘脱落涡频率,有效控制叶片尾迹效应,整机效率及运行稳定性均优于0°尾缘射流式垂直轴风力机;在较低尖速比时,风力机单叶力矩峰值均集中在120°相位角,尾缘10°射流对整机力矩系数有显著提升效果;在较高尖速比时,单叶翼型压力面存在较大正压区,风能利用系数最大可提高11%左右,气动性能明显优于无射流垂直轴风力机。尾缘射流降低了风力机叶片所需承受的轴向载荷,提高了风力机输出功率。不同角度尾缘射流均能有效降低叶片表面流动损失进而延缓流动分离,数值结果为尾缘射流式垂直轴风力机的工程应用提供了部分参考价值。     

基于合成射流风力机翼型气动特性的数值模拟

在翼型上引入射流,以较小流动干扰对翼型表面绕流进行主动流动控制,从而达到延迟失速、抑制分离、增升减阻的目的.通过数值模拟方法,分析了合成射流中的参数射流偏角、动量系数和无量纲频率对翼型气动特性的影响.结果表明,合理地选择射流参数可以达到抑制翼型流动分离、实现增升减阻的目的,得出了相关参数与翼型特性之间的关系曲线,为下一步射流器的选择与控制提供了一些有意义的帮助.     

结构抗震控制的研究与应用状况（下）—主动控制,混合控制及半主动控制

本文总结了近年来国内外主动控制、混合控制及半主动控制研究与工程应用的状况，介绍了作者在该领域的部分研究成果。并概述了其广泛的工程应用前景。     

美国主动结构控制研究的现状和水平

二十年前发展起来的结构主动控制概念,作为对环境荷载的结构防护措施,近年来日益受到显著注意。现在它已发展到可将一主动系统安置于足尺结构的阶段。本文旨在提供一个美国近年来主动控制研究活动的概貌,分三个方面论述,即基础研究、用模拟结构进行的实验室试验及足尺实施。重点阐述足尺主动支撑系统的发展和近期完成的一种主动控制设计图。     

层流状态下超疏水表面流场建模与减阻特性仿真研究

在充分发展层流状态下对具有规则微观结构的超疏水表面流场进行数值仿真研究,分析了超疏水表面流场的减阻特性.针对超疏水表面微观结构特点,采用Cassie接触模型,对计算域利用结构化网格进行划分,采用VOF多向流模型进行数值仿真.研究表明:超疏水表面凹槽附近产生压差阻力导致凹槽内部形成低速漩涡,产生推动效应与涡垫效应;超疏水表面减阻率随凹槽槽宽增大而增大,受凹槽深度影响不显著,矩形凹槽比V形凹槽与U形凹槽有更好的减阻效果.     

基于整车风洞试验的MIRA车型数值计算

为了明确稳态数值计算对于整车气动力,特别是车身表面压力的预测能力,首先以全尺寸MIRA车型整车风洞试验数据为基准,进行网格方案研究并得出结论、车身面网格为10mm、5层边界层网格且第1层网格无量纲高度Y+=30可以满足网格无关性要求。然后,基于该网格方案进行数值计算后得到:无偏航工况下,阻力系数CD与试验值误差为0.34%,升力系数CL误差为1.06%;3°～20°偏航工况下,CD和侧向力系数CS误差分别不超过5%和9%,表明气动力计算准确性较高;车身表面254个测压点中,压力系数CP预测误差大于50%的测点个数基本不超过20%,其中误差较大的测点主要位于车身底部以及背风侧等流动较为复杂的区域。     

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。     

定常吸气改善桥梁断面风致静力特性的数值

目的 改善桥梁断面空气动力特性,提高桥梁抗风能力.方法 以某桥梁闭口扁平箱梁断面模型为研究对象,利用基于计算流体动力学的数值方法模拟来流风作用下桥梁断面的绕流风场,并计算桥梁断面静力3分力(阻力、升力、扭矩).结果 静力计算结果显示,与未采用吸气情况下相比,定常吸气后断面的升力与扭矩基本没有变化,而阻力却显著降低,且随着吸气能量的增加吸气减阻效果加大.结论 定常吸气可以有效地抑制风流过钝体断面而产生的分离,使主流更加贴近壁面,进而达到减少断面阻力的目的,定常吸气是桥梁断面减阻的有效手段.     

隧道中高速列车空气阻力的水流模型实验

为探求不同隧道设计体型中高速列车的空气阻力变化规律,在保证阻力相似的前提下,以京沪高速铁路南京越江隧道初设方案为原型,用水流代替气流作为流体介质进行了模型实验,给出了SS8型列车通过南京越江隧道时空气阻力的变化规律.实验发现,竖井可以降低空气阻力最多达8.0%;隔墙将增加10.0%左右的空气阻力.建议京沪高速铁路南京越江隧道采用单孔双竖井方案.     

隧道中列车头部空气阻力的简化计算

针对具有一定细长比的流线型高速列车车头,本文建立了其在进道中行驶时的高程摩阻损失和局部摩阻损失的简化计算公式,在此基础上,给出了遂道中列车头部空气阻力的简化计算方法。本文结论可为车头选型提供参考并为遂道中列车空气阻力的计算提供依据。     

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.     

逐步加速交通流模型的渐近稳态行为

提出一种新的一维交通流元胞自动机模型,该模型采用NS模型中的车辆逐步有限加速方式和FI模型中的仅最大速车辆可随机慢化的方式.证明了新模型的基本图平均场方程,即渐近稳态中车辆平均速度〈V(t→∞)〉与车辆密度ρ之间的函数关系,与一般FI模型完全相同.这说明:在车辆随机延迟方式确定后,交通流渐近稳态的行为并不依赖于车辆的加速方式.不管是逐步有限加速方式(如NS模型),还是在同一个时步内从零直接增加到速限或前方间距所允许的最大速度的突然加速方式(如FI模型),车辆之间的自组织相互作用将产生完全相同的渐近稳态行为.     

逐步加速交通流模型的渐近稳态行为

提出一种新的一维交通流元胞自动机模型,该模型采用Ｎ模型中的车辆逐步有限元加速方式和ＦＩ模型中的仅最大速车辆可随机慢化的方式。证明了新模型的基本图平均场方程,即渐近稳态中车辆平均速度与车辆密度ρ之间的函数关系,与一般ＦＩ模型完全相同。