实验流体力学

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2011, 25(5).

摘要(36) PDF(1)

摘要:

郑博睿, 高超, 李一滨, 王健磊, 刘锋, 罗时钧

2011, 25(5): 1-5. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.001

摘要(85) PDF(5)

摘要:
静止大气下,对施加脉冲周期介质阻挡放电,半顶角为10°的圆锥前体进行了PIV实验研究.采用总平均和相位锁定平均方法对脉冲周期放电进行了分析;对比了不同占空比和不同相位角沿θ=90°半径上的切向速度和轴向涡量分布,得到了在圆锥表面等离子体诱导的最大速度和最大涡量;分析了脉冲周期放电的动量转移特性.实验结果表明:脉冲周期放电引发动量转移的主要机制是涡的增强而非气流的加速;当激励器处于脉冲放电间歇时,相位锁定平均的最大速度和最大涡量不为零,存在流动滞后效应,有利于节省能耗.

来流边界层拟序结构对超声速混合层流场结构的影响研究

张红朝, 赵玉新, 易仕和, 杨涛

2011, 25(5): 6-9. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.002

摘要(143) PDF(6)

摘要:
超声速混合层涉及可压缩湍流的根本问题,具有重要的应用背景.通过设计超声速混合层实验装置、应用新近提出的高分辨率NPLS测试技术,拍摄了来流边界层分别为层流和湍流流态下混合层的流向和展向流动图像.根据流动图像的特征,分析了混合层的流向与展向流场切面中拟序结构的成因;深入讨论了来流边界层中拟序涡结构与混合层涡结构的相互作用问题;比较了层流和湍流来流条件下混合层拟序结构的异同及其对混合效率的影响.结果表明:当来流边界层为湍流时,对应的混合层具有较高的混合效率.

圆主-平板角区湍流流动控制的风洞试验研究

王建明, 刘炜, 艾延廷, 王成军, 徐志晖

2011, 25(5): 10-15,20. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.003

摘要(74) PDF(2)

摘要:
角区流动中马蹄涡系的存在通常会造成不良影响.对圆柱-平板角区流动,在圆柱上游放置一倾斜的小圆棒能够改变角区流动结构.利用油流法和平板表面压力测量方法探讨了湍流流态下不同的小圆棒对平板表面的摩擦力线和压力分布的影响.油流实验揭示了倾斜棒能够改变角区的三维分离,新的分离线由倾斜棒和圆柱共同作用引起;倾斜棒对角区的作用可归类为两种不同的物理现象;倾斜棒能够引起圆柱侧面的分离线向下游发生极大的迁移,导致圆柱底部区域尾迹变窄.平板表面压力测量实验揭示附加的倾斜棒能够极大地改变压力分布情况,角区的逆压梯度相应减小;由此,逆压梯度引起的三维分离必然被削弱.

正弦波激励下刚性开孔结构内压响应特性实验

余世策, 李庆祥, 俞海峰, 吕江, 王彤

2011, 25(5): 16-20. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.004

摘要(78) PDF(2)

摘要:
利用声音振动发生原理研制了专门用于内压机理研究的实验装置,对单一开孔的刚性结构在正弦波气压激励下的内压动力特性进行了多参数对比实验.实验研究结果表明:开孔结构在外部动压力作用下会发生腔体共振,随开孔面积增大,腔体共振频率增大阻尼比减小;随孔口深度及内部容积增大,腔体共振频率减小阻尼比增大;对于深宽比很小且开孔面积相同的孔口,孔口形状对腔体共振频率影响不大,对阻尼比有一定影响.

超疏水表面减阻水洞实验及减阻机理研究

黄桥高, 潘光, 武昊, 胡海豹, 宋保维

2011, 25(5): 21-25. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.005

摘要(134) PDF(11)

摘要:
针对超疏水表面功能材料在流动减阻方面的潜在应用,通过水洞实验研究了具有超疏水表面航行器模型的阻力特性,获得了其减阻特性曲线,并得到了超过20%的减阻效果.对超疏水表面进行了表面能特性和滑移特性分析,认为表面组分中的疏水基团和表面微观结构分别导致了超疏水表面的低表面能效应和壁面滑移效应,两者是超疏水表面具有减阻作用的直接原因.

水平井变质量流动压降规律实验研究

汪志明, 肖京男, 王小秋, 魏建光

2011, 25(5): 26-29. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.006

摘要(122) PDF(4)

摘要:
水平井由于壁面孔眼流体的流入,造成沿水平井筒为流量不断增加的变质量流动.通过室内模拟实验,采用螺旋射孔钢管为实验管材,对壁面孔眼入流对主流压降的影响进行了研究.研究结果表明:随着注入比的增加,管中压降增大;由于入流与主流的掺混,将会造成一定附加压降,该值的大小与加速度压降和注入比两者间的比值成线性关系.考虑不同注入比条件,建立了井筒流动压降新模型,井筒中流动总压降为射孔管摩阻压降与附加压降两者之和,模型计算结果平均相对误差仅为7.5%,精度高于其他理论模型,从而为井筒流动和油藏流动耦合计算提供理论支持.

旋流静态混合器内脉动壁压符号时间序列复杂度分析

孟辉波, 高艳丽, 禹言芳, 吴剑华

2011, 25(5): 30-34. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.007

摘要(82) PDF(2)

摘要:
为了研究旋流静态混合器内瞬态壁压非线性符号化特性,利用高速动态数据采集系统对直径为0.1m、长径比为2的旋流静态混合器内湍流脉动壁压进行测量.基于瞬态壁压序列的有限统计复杂性对3种符号化转换方法进行了评估,并优化了数据采样长度和小波分解尺度.分析发现动态法保留静态混合流动有效信息能力优于其他两种方法.运用动态法和db2小波相结合对l~15尺度下的压力波动信号进行多尺度符号化复杂度分析.实验研究表明:随着轴向位置的增加,系统的稳定性增强,相对复杂度降低.7.8125Hz以上信号随着流体微团脉动频率的降低其相对复杂度呈双曲线衰减,而0~7.8125Hz信号相对复杂度随信号频率的降低呈线性衰减,表明静态混合是一种具有宏观大尺度稳定性和局部小尺度不稳定的多尺度结构的流体动力学系统.

横流中多孔射流的稀释特性实验研究

肖洋, 唐洪武, 阿衣丁别克·居马拜

2011, 25(5): 35-39. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.008

摘要(123) PDF(7)

摘要:
横向流动条件下多孔射流是污水排放中的一种常见流动,对其稀释特性研究对于污水排放工程设计具有重要的指导意义.利用激光诱导荧光技术(Laser Induced Florescence)对横向流动条件下1、2和4孔射流的浓度场进行了测量.实验表明:多孔射流可分为未合并区、过渡区和已合并区;在未合并区内,多孔射流中的第一个射流浓度轨迹线和稀释度变化与单个射流情况相近,在射流近区和远区,无量纲浓度轨迹线与下游距离分别呈1/2和1/3指数关系;后面射流的浓度轨迹线和稀释度变化相近,受第一个射流的遮挡和卷吸作用,其弯曲度和稀释度变化小于第一个射流,说明作用于后面射流的横向流速小于第一个射流.

非平稳脉动压力数据的SPWVD时频分析技术研究

郭洪涛, 徐来武, 吴继飞, 余立

2011, 25(5): 40-44,78. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.009

摘要(89) PDF(3)

摘要:
对于高速风洞中进行的非定常流动脉动压力实验,由于传统的Fourier变换无法表示脉动压力频谱特性随时间的变化规律,因此必须借助时频分析工具进行数据处理.根据非定常流动脉动压力信号的特点,通过对几种时频分析方法进行理论分析与比较,确定Smooth Pseudo Wigner-Ville Distribution(SPWVD)方法是比较合适的分析工具.通过对实验数据进行处理,发现SPWVD具有较好的时频聚集性,能够有效地消除二次型分布固有的交叉项干扰;基于SPWVD的时频分析技术能够刻画出某实验舱门开闭过程中脉动压力的能量密度、瞬时功率以及能量谱密度随时间、频率的分布特性与动态变化;在流场参数发生改变时,SPWVD能够正确地反映出脉动压力特性随流动形态的变化.

不同密度梯度的多层流体界面上的Richt myer-Meshkov不稳定性研究

施红辉, 杜凯, 王超, 章利特, 贾会霞, 董若凌

2011, 25(5): 45-50. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.010

摘要(80) PDF(2)

摘要:
在气-液界面Richtmyer-Meshkov(R-M)不稳定性研究的基础上,利用不同流体间密度的差异,构造了空气-硅油-水、空气-酒精-硅油两种流体粘度方向迥异的气-液-液三相界面,实验中以氮气作为高压驱动气体,在不同激波马赫数下对这两种界面R-M不稳定性后期尖钉与气泡区发展进行了测量与统计,通过对实验数据的分析,得出了相关规律,并用这些规律与已有的单层气-液界面R-M不稳定性研究成果作比较,得出了异同点.同时,还研究了两种三相界面在R-M不稳定发展中的差异.实验结果表明:当流体的粘度梯度方向(从小到大的方向)与激波方向一致时,界面失稳更加明显,湍流混合更为显著.

泄爆面积对连通容器预混气体泄爆影响的实验研究

尤明伟, 蒋军成, 喻源, 王志荣

2011, 25(5): 51-54. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.011

摘要(73) PDF(2)

摘要:
在大小两个体积不等的球形容器和圆形管道组成的连通容器中,开展连通容器泄爆实验,研究连通容器等泄爆面积条件下的火焰传播和压力变化情况.结果表明:火焰从起爆容器加速传播到传爆容器,但由于容器的开口泄爆,火焰传播速率小于密闭爆炸的火焰传播速率;随泄爆面积的减小,连通容器的泄爆压力和压力上升速率均增加;连通容器爆炸受管道火焰加速和压力累积作用,在相同泄爆面积条件下,容器的最大泄爆压力和最大压力上升速率高于单个容器爆炸时的最大泄爆压力和最大压力上升速率,特别是当小容器为传爆容器时,差别更加明显,不能用单个容器的泄爆设计方法来指导连通容器的泄爆.

k-ε(RNG)、LES模拟建筑物周围气流特征及湍流扩散的风洞试验验证

郭栋鹏, 乔清党, 姚仁太

2011, 25(5): 55-63. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.012

摘要(128) PDF(4)

摘要:
采用k-ε(RNG)与LES湍流模型在来流与建筑物迎风侧呈不同角度的情形下,模拟了位于立方体建筑物顶部污染源所排放污染物的流动和扩散规律,并与相应的风洞试验结果进行了比较.流场分析结果表明:数值模拟能够较好地模拟建筑物顶部回流、背风侧空腔区以及再附着点等.浓度场分析结果表明:来流与建筑物成45°时,建筑物顶部回流区与背风侧空腔区的数值模拟结果略低于风洞试验结果;来流与建筑物成90°时,建筑物顶部回流区数值模拟结果略高于风洞试验结果,而背风侧空腔区的数值模拟结果与风洞试验结果基本一致.综合分析表明:建筑物周围的流场影响浓度场的分布,LES、k-ε(RNG)模型都能够较好地模拟建筑物周围的流动和扩散规律,两种模型相比,LES模型与风洞试验吻合得更好.总之,风洞试验和数值模拟相结合能较好地研究建筑物对流动和扩散的影响.

汽轮机低压排气缸内流场的PIV实验研究

谢伟亮, 王红涛, 竺晓程, 周代伟, 杜朝辉

2011, 25(5): 64-69. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.013

摘要(110) PDF(3)

摘要:
使用时间分辨粒子图像测速仪(TR-PIV)对汽轮机低压排气缸模型内流场进行了研究.通过对某些特征平面的测量,获得了其平均流场的速度矢量与涡量,发现其内部流动从上部至出口呈现多个涡合并为一个通道涡的过程,通道涡主导了蜗壳通道内的流动,其涡量沿主流方向逐渐降低.实验还发现,在排气缸下部加装的隔板能有效阻止非主流方向上的流动,这将有利于有效通流面积的增加和降低流动损失.

水力脉冲射流特性室内实验和数值模拟

马东军, 李根生, 史怀忠, 牛继磊, 吴为, 侯成

2011, 25(5): 70-73. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.014

摘要(118) PDF(3)

摘要:
水力脉冲射流是提高深井机械钻速的一种经济有效的方法,在分析水力脉冲空化射流发生器调制脉冲射流机理的基础上,采用室内实验和数值模拟两种方法对水力脉冲空化射流发生器所产生的脉冲射流特性进行了研究.着重研究了入口流量和叶轮叶片结构对该工具产生的脉动压力振幅的影响.室内实验和数值模拟结果表明:在同一叶轮结构下,随着入口流量的增大,脉动压力振幅呈增大趋势.在同一排量下,采用3叶片叶轮结构的工具调制出脉冲射流的脉动压力振幅较大.因此建议在现场试验条件允许的情况下尽可能地增大泵的排量,并且重点对3叶片叶轮结构的工具进行现场试验研究.

湍流流场双向全息干涉测量

岳茂雄, 张龙, 陈勇, 高荣, 关平

2011, 25(5): 74-78. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.015

摘要(65) PDF(5)

摘要:
多方向全息干涉法是获得三维流场重构数据的较好方法,采用离轴式像面全息干涉技术从正交两方向对同一流场进行显示,得到了模型流场清晰的序列全息干涉图,可用于三维重构数据提取的需要.同时,采用CFI仿真结果进行对比验证.通过对该研究的总结和分析,为今后多向(≥6方向)全息干涉技术测量湍流流场奠定了基础,同时也提出了下一步工作的相关想法.

飞行器风洞模型的快速制造技术

朱伟军, 李涤尘, 张征宇, 王炜, 孙岩, 赵星磊, 杨党国, 张威

2011, 25(5): 79-84. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.016

摘要(84) PDF(4)

摘要:
基于快速成型技术,提出了飞行器风洞模型的快速制造技术方案.通过研究测压风洞模型的尺寸补偿、孔道设计及结构布置规律,发展了孔道一体化测压模型的快速制造技术;发展了结构相似气动弹性模型的设计与制造方法,并通过模态实验校核了精度;通过快速成型技术与电化学沉积技术的结合,发展了金属-树脂复合测力模型的快速制造方法,提高了模型的强度和刚度;论证了该技术在周期和成本等方面的优越性.该技术克服了传统加工的局限,提供轻质风洞模型制造的高精度、短周期、低成本的整体解决方案,为发展新型试验技术等提供基础,这能够提升风洞模型设计与制造的自动化水平,有助于该领域传统技术的革新,对新型飞行器的研制具有重要意义.

底层隔板法流体壁面剪切力的测量研究

白亚磊, 明晓, 黄凤兵

2011, 25(5): 85-88,98. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.017

摘要(131) PDF(10)

摘要:
针对流体壁面剪切力测量难度较大的问题,研制了一种流体壁面剪切力测量元件的底层隔板法,并采用理论推导、数值计算和实验相结合的方法对其性能进行研究.通过公式推导,分析了元件用于流体壁面剪切力测量的原理,找出壁面剪切力和隔板前后压力差的函数关系.实验结果表明:元件隔板前后差压与测得的流体剪切力的幂次方成正比.数值计算结果表明:测量元件的敏感尺寸是迎风薄片高度,高度越大,校准曲线斜率越小,幂次系数越小,而正比例系数越大.对底层隔板法壁面剪切力系数特性的研究,为探索其免标定应用方法奠定了基础.

高层建筑二维风致响应实测中测点的优化布置方法

苏万林, 李正农, 吴红华

2011, 25(5): 89-93. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.018

摘要(71) PDF(2)

摘要:
对高层建筑二维风致响应实测中测点的优化布置方法进行了研究.研究了在二维风致响应条件下测点优化布置的适应度函数,并且应用最优化计算方法来寻找的测点最优或接近优化布置.还通过一个高层建筑风致响应测试的实例,说明了具体的应用方法,实际计算表明用该方法布置测点所测得的结构风致响应结果有相当高的精度.

立式风洞尾旋技术改进及试验验证

祝明红, 杨洪森, 王勋年, 吴海瀛, 蒋敏, 马军

2011, 25(5): 94-98. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.019

摘要(114) PDF(4)

摘要:
为降低立式风洞尾旋试验系统对飞机自由尾旋试验结果的影响,开发了一套适用于尾旋模型的舵面遥控系统、优化了模型悬挂系统,研究了悬挂系统对飞机尾旋特性的影响.研究结果表明:研制的模型操纵面控制系统具备任意操纵面组合偏转的能力,可以满足飞机尾旋试验要求;悬挂系统各部件重量和外形变化对旋转角速度略有影响,对飞机尾旋迎角、尾旋改出方法、尾旋改出圈数等影响很小.

高超声速飞行器气动力/热参数辨识研究综述

何开锋, 汪清, 钱炜祺, 和争春

2011, 25(5): 99-104. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2011.05.020

摘要(113) PDF(12)

摘要:
飞行器气动力和气动热参数辨识是高超声速飞行器设计的关键技术之一.笔者对高超声速飞行器的气动力和气动热参数辨识技术进行了综述.介绍了飞行器气动力、气动热参数辨识的基本原理与主要方法,气动力、气动热参数辨识技术在高超声速飞行器研发中的应用情况与发展趋势.同时也简要介绍了中国空气动力研究与发展中心(CARDC)在气动力和气动热参数辨识研究方面的研究概况.

留言板

2011年第25卷第5期

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