钢纤维混凝土增韧效果研究北大核心

利用MTS810材料试验机,对钢纤维含量为0、1.5%、3.0%,长径比为34、65的钢纤维混凝土开展了单轴压缩试验,得到纤维含量和长径比对混凝土材料韧性的影响,试验结果表明:增韧效果随着钢纤维含量的增加而增强,长径比为34的钢纤维混凝土明显比长径比为65的增韧效果要好,混合钢纤维的增韧效果不会优于单一钢纤维混凝土。通过对Carreira和Chu提出的混凝土准静态单轴压缩下的本构模型中的参数β进行修正,使得该本构模型能够很好的描述钢纤维混凝土的应力-应变关系,并分别得到了参数β和韧度R关于纤维含量的具体表达式。     

微型三角楔超声速绕流特性的研究

基于大涡模拟(LES)方法,结合WENO格式与自适应网格加密(AMR)技术及沉浸边界法(IBM),对来流马赫数为Ma =2.5条件下的平板上微型三角楔绕流流场进行了数值模拟。数值模拟表明微型三角楔涡流发生器可以显著改变超声速流体边界层结构。计算结果清晰地显示了三角楔上游分离区的流场结构和下游各涡的流态,同时计算表明,微楔对边界层控制过程中,其下游的流向涡对与涡环结构都起了重要作用,并对其作用过程进行了讨论。数值计算与相关实验结果相符,且提供了流场的重要细节,揭示了微楔的控制机理,可为超声速边界层控制研究提供重要支持。     

翼型绕流分离的微楔控制

基于大涡模拟(LES, Large Eddy Simulation),结合3阶WENO(Weighted Essentially Non-Oscillatory)格式与沉浸边界法(IBM, Immersed Boundary Method),对NACA0012翼型在来流马赫数为Ma=0.5以及10°攻角下,有无微型三角楔涡流发生器作用的三维绕流进行了数值模拟,对比了两者的流场结构变化。数值结果表明,微楔能显著改变翼型绕流的尾涡结构,并能缩小其表面边界层的分离,提高升力,并对微型三角楔涡流发生器的流体分离抑制机理进行了讨论。     

斜激波与反应性气体界面作用的数值模拟

为解决新概念冲压加速器加速过程中的不启动问题,提出了在加速管内进行分层充气的概念,利用斜激波与分层可燃气体界面相互作用来实现装置的正常启动。采用高精度数值模拟的方法研究了这一相互作用的过程,考察了不同来流速度(斜激波强度)和可燃预混气体的充填量对该过程的影响,提出了相互作用过程引发着火燃烧的时间尺度条件,估算了不同来流速度下的推力性能。研究结果表明:较大的来流速度和更多的可燃预混气体充填量有利于着火的发生; 着火是否发生受化学反应和分层气体界面不稳定的双重影响,当化学反应延迟时间尺度小于流动时间尺度时,可以发生着火燃烧; 燃烧后的流场表现为爆轰波和非预混火焰界面共同存在的特殊模式; 在较大的来流速度下,燃烧场的推力性能更高、更稳定。     

高超声速激波/边界层干扰及MVG阵列流动控制研究

高超声速飞行器流场中通常会伴随激波/边界层干扰(SWBLI),其引发的流动分离将导致进气道性能下降。该文采用湍流分离涡(DES)方法、结合有限体积离散方法对来流马赫数为7流场中SWBLI诱导的分离气泡进行数值研究,模拟结果清晰地显示了分离气泡从产生到充分发展的具体过程,揭示了分离气泡的产生机理。利用微型涡流发生器(MVG)阵列对其进行控制,讨论了流场结构、壁面静压力、壁面剪切力及总压损失等参数变化对SWBLI控制效果的影响。结果表明:MVG阵列可显著改变高超声速流体边界层,使得分离气泡尺寸减小,分离激波强度减弱,分离气泡内及其下游流体的流向速度梯度增加,总压损失降低可达1.9%。     

基于双微楔的高超声速激波与边界层干扰控制研究

高超声速飞行器在流场中通常会伴随激波与边界层干扰(SWBLI),其引发的流动分离将导致进气道性能下降。采用分离涡模型结合有限体积离散方法、自适应网格加密技术,对来流马赫数为7.0流场中SWBLI诱导的流动分离进行数值模拟,并基于边界层流向速度、压力梯度、形状因子、总压损失等参数讨论了不同微楔高度的控制效果,分析双微楔的控制机理。研究结果表明：双微楔产生的两对流向涡对之间的相互诱导促进了各自流向涡对之间的卷吸作用,使得双微楔对分离气泡的消除效果优于单只微楔;流动总压损失系数随着微楔阵列高度的增加呈先减小、后增加的趋势;综合讨论流向涡强度与形状阻力的影响,高度为35%分离气泡厚度的双微楔控制效果最好,分离气泡局部可减小至回流消失,边界层形状因子峰值降低86%,总压损失降低1.9%.