实验流体力学

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2012, 26(5).

摘要(32) PDF(2)

摘要:

郭春海, 谭俊杰, 张玉成

2012, 26(5): 1-6,26. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.001

摘要(66) PDF(4)

摘要:
设计了一种使微管道中导电液体得到混合的方案,利用电场和磁场耦合作用下产生的电磁力作用,使流体产生往复运动及流体界面的弯曲延伸,不同流体的接触面积大大增加,从而提高混合效率.在此基础上搭建了实验平台,利用Micro-PIV系统进行了详细的实验研究,得到了微管道中流体流动的速度场,并对不同电极排列方式下的流场进行分析比较.在实验基础上进行数值验证,并对不同工况下的混合效率进行了分析.结果表明:通过电磁力的扰动作用,确实能有效地提高微管道中流体的混合效率.

基于实测的古斯塔夫飓风非平稳特性分析

柯世堂, 邵亚会, 陈少林, 赵林, 葛耀君

2012, 26(5): 7-12. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.002

摘要(85) PDF(2)

摘要:
根据美国路易斯安娜州立大学飓风研究中心对古斯塔夫(Gustavo)飓风的实测资料,首先采用传统方法统计出不同高度处强风的基本参数特性,然后运用轮次法对不同高度、时距和起始点的风速样本进行非平稳特性检验,最后基于希尔伯特-黄变换(HHT)方法对于呈现非平稳特性的风速序列进行经验模式分解(EMD)和时-频-谱联合特征分析.分析发现,飓风的湍流强度和积分尺度较良态风场相差较大,并且其平均风速也极不稳定;通过轮次法对不同高度和时段的风速时程检验发现,非平稳特性与高度和统计时段大小密切相关,相应的10min时距的风速样本也存在非平稳特性;HHT对非平稳风速序列分析结果表明,飓风的非平稳特性主要是由时变的平均风速引起,其能量和频率随着时间的变化明显,并且主要能量集中在0.05~0.2Hz频段内,但EMD分解和Hilbert谱结果表明高频能量同样不能忽略.最终得出的结论为:基于传统的分析方法可以很好地获得基于平稳假定的飓风统计参数,但不能获取其非平稳信息,而轮次法和HHT方法是识别非平稳和分析其时频谱联合特性的良好方法.

多喷口喷流对侧向喷流流场影响的风洞试验研究

徐筠, 徐翔, 王志坚, 姚来辉

2012, 26(5): 13-16. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.003

摘要(120) PDF(5)

摘要:
侧向喷流控制研究一个很重要的目的在于了解、掌握喷流与来流的干扰,寻找提高喷流控制效率的方法,不同截面多喷流同时工作便是其中一种.多喷流同时作用时,下游喷流会受到上游喷流的影响,与直接来流干扰现象不同,控制效率不同.针对这种情况,Φ1m高超声速风洞从测压和测力两方面进行了多喷口喷流对侧向喷流控制影响的风洞试验研究.试验采用锥柱模型,喷管均位于同一母线上,喷管数目为单喷和三喷.结果表明:上游喷流的低压区会影响下游喷流,当喷流数目增加时,喷流与来流的干扰与多个单喷的叠加完全不同.

水下冲击波聚焦作用下空化效应的实验研究

张振福, 曾新吾, 陈聃, 王一博

2012, 26(5): 17-21. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.004

摘要(150) PDF(4)

摘要:
冲击波聚焦在聚焦区域形成局部较高压力的同时还会在焦区产生空化效应.基于旋转椭球面反射罩及置于其焦点的水中脉冲放电声源建立了水下冲击波聚焦系统.通过压力传感器测量了反射罩轴向的压力历程曲线及峰值压力分布.同时,搭建了高速摄影所需的光学装置,拍摄了空化现象的高速摄影图片,对水下冲击波聚焦过程和空化汽泡的产生、发展及湮灭的整个过程进行了研究.对压力历程曲线和高速摄影所得结果进行对比分析得到空化现象产生的物理过程.实验结果表明:负压是空化现象发生的主要原因,空化汽泡的塌缩时间与汽泡半径存在线性关系,并且汽泡膨胀阶段持续的时间大于塌缩阶段持续的时间.

中-大迎角下圆锥前体流场的等离子体控制

赵帅, 李华星, 王健磊, 刘锋, 罗时钧

2012, 26(5): 22-26. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.005

摘要(84) PDF(2)

摘要:
在圆锥-圆柱组合体圆锥段的尖端区域布置一对单个介质阻挡放电激励器( SDBD),通过风洞实验对圆锥前体分离涡流场的等离子体控制特性进行了研究.实验风速5m/s,迎角为25°和30°,采用表面压力测量技术,并通过对压力的积分得到侧向力系数.实验结果表明:通过控制激励器的开、关可以改变圆锥两侧压力分布不对称的模式,从而使得侧向力的大小和方向发生改变.研究表明:等离子体激励器可以对非双稳态下的圆锥前体分离涡流场进行有效的控制.

周边建筑对大跨屋盖风荷载的干扰效应研究

李波, 杨庆山, 冯少华, 范重

2012, 26(5): 27-30,41. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.006

摘要(79) PDF(2)

摘要:
以天津国际金融会议酒店为例,采用多通道同步测压风洞试验技术,研究了周围高层建筑对大跨屋盖风荷载的干扰效应.试验结果表明:位于大跨屋盖两侧的高层建筑将引起明显的“穿堂风”效应,作用于大跨屋盖的风荷载将显著增加,但大跨屋盖上游高层建筑的“遮挡”作用,有利于减小两侧高层建筑引起的“穿堂风”效应,而下游高层建筑会加剧屋盖局部区域的“穿堂风”效应.周围高层建筑物的出现,增加了来流中的湍流成分,使得作用于大跨屋盖的脉动风荷载增大.

民机涡扇发动机重吸入特性风洞试验

李达新, 赵克良, 王奇志, 盛鸣剑, 黄勇, 张美红

2012, 26(5): 31-35. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.007

摘要(126) PDF(2)

摘要:
民机在滑跑减速阶段一般会使用发动机的反向推力来提高其减速性能和滑跑安全性,当滑跑速度较低时使用该装置,从发动机排出的向前方喷射的气流存在被发动机重新吸入的可能,该喷流受发动机风扇的压缩做功,喷流的温度比环境温度高,如果此气流被发动机重新吸入,将会导致发动机进气气流的温度畸变,而该畸变将会引起发动机风扇叶片的颤振,影响发动机的寿命和安全性.故对于一个使用涡扇发动机的新型飞机,有必要通过风洞试验来得到其在各工况下的重吸入特性,并且根据其重吸入特性,设定截止使用反推力的滑跑速度.本文主要论述通过风洞试验获得发动机重吸入特性,并且确定反推力使用截止滑跑速度的方法.

高速列车模型编组长度和风挡结构对气动阻力的影响

黄志祥, 陈立, 蒋科林

2012, 26(5): 36-41. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.008

摘要(96) PDF(4)

摘要:
采用风洞试验的方法,分别对高速列车试验模型2~6车编组状态下的各节车厢气动阻力的分布规律,以及2种不同结构外形的风挡对3车编组列车模型各节车厢气动阻力的影响进行了研究.结果表明:当编组长度大于3车,头车、尾车的阻力系数随编组长度的增加变化较小,中间车的阻力系数约为0.1.1节头车+N节中间车+1节尾车的全车气动阻力系数,可用3车编组模型试验的头车阻力系数+0.1×N+尾车阻力系数之和进行估算.高速列车风洞试验模型分别采用风挡1和风挡2两种风挡,只是使得气动阻力在各节车厢之间形成不同的分配,对由各节车厢相加形成的全车气动阻力的试验结果影响很小.

圆转矩形喷管出口宽高比对射流雷诺剪应力的影响

张勃, 吉洪湖, 曹广州, 黄伟

2012, 26(5): 42-46. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.009

摘要(106) PDF(3)

摘要:
采用热线风速仪,利用单斜丝,对宽高比W/H分别为1,4,8,12,16的5个圆转矩形收敛喷管和一个轴对称喷管的射流对称面上雷诺剪应力分布特性进行了实验研究.研究发现:在喷口下游不同截面上,射流宽、窄对称面上的雷诺剪应力沿径向均先缓慢增大,到达射流边界后迅速减小,射流边界逐渐沿径向外移.矩形喷管射流相比轴对称射流具有较强的旋流,雷诺剪应力较大,且随着宽高比增大,旋流强度增大,剪应力也逐渐提高,导致了射流与外流掺混增强.宽高比大于8以后,增大幅度逐渐减小.射流宽、窄对称面上的分布规律相同.

基于日最大风速记录的建筑群风环境评估方法

陈凯, 何连华, 武林

2012, 26(5): 47-51,78. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.010

摘要(68) PDF(2)

摘要:
提出将各风向的风速比与日最大风速概率分布相结合,进行风环境评估,并按照风速大小划定建筑功能区域的基本方法.首先利用地面风速探头在风洞中对建筑群周边区域的风场进行定量测量,得出不同风向下各测点的风速比.再根据多年日最大风速记录和广义极值分布函数族,得出不同风向的日最大风速概率分布参数.由此即可求出各测点日最大风速超过风速阈值的概率.参照风环境评估准则,可对各区域的舒适度进行定量评估,并对其进行功能分区.通过对某高层建筑群的实验研究,验证了该方法的有效性和简便性,研究结果对建筑设计有直接的指导意义.

风力机叶片表面压力的计算与外场测试分析

李仁年, 袁尚科, 魏列江, 李德顺, 李银然

2012, 26(5): 52-56. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.011

摘要(78) PDF(3)

摘要:
研究在外场工况下,对风力机叶片表面压力的测试方法,并将测试结果与CFD计算结果进行比较.为了获取叶片在外场非稳态工况下的压力信息,沿叶片展向选取7个典型段面布置带式压力传感器.在数值计算中,通过数码扫描得到试验翼型的几何形状并建立计算模型,用非压缩的N-S方程和SSTk-ω湍流模型耦合,分别对7个翼型的气动性能进行计算.通过对试验和计算结果的对比发现,因为三维旋转效应的存在,基于动量-叶素理论的二维翼型计算常常低估了实际风轮动力的产生,旋转叶轮表面压力分布和二维翼型计算结果明显不同.

固体发动机喷管喉衬温度场测量与分析

李佳明, 胡春波, 张胜敏, 何国强, 肖虎亮

2012, 26(5): 57-60. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.012

摘要(150) PDF(4)

摘要:
为了剥离热化学烧蚀吸热的影响并获取固体火箭发动机喷管结构内部的温度场分布,以锻压钨为材料设计喷管,在喷管喉衬径向的一定位置埋置热电偶来测量喷管结构温度.实验结果表明:采用锻压钨制作喷管,该本实验条件下可以忽略热化学烧蚀对锻压钨喷管喉部换热的影响;实验测量结果符合传热规律,与导热计算结果基本吻合.实验结果真实可信,为喷管喉部对流换热模型的建立、完善提供数据支持和实验验证.

民用飞机多舱油箱内惰性气体分布的研究

鹿世化, 刘卫华, 冯诗愚, 华斌

2012, 26(5): 61-64. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.013

摘要(67) PDF(2)

摘要:
针对某种通风方式,对1/6比例的波音747中心翼油箱内的气流分布进行了可视化实验,得到了该油箱内气流分布的详细信息.建立三维数值模型,对不同Re数下的多舱气流分布进行了计算,经与实验结果对比显示二者吻合较好.通过数值模拟得到了各舱的流量分配系数,采用微元段的计算方法得到了各舱氧浓度的分布.对3种不同通风方式下的惰化效果进行了对比研究,提出“最不利舱氧浓度”的概念,认为对多舱油箱进行惰化系统的设计时,这一因素不容忽略.该研究可为多舱油箱惰化工程设计提供相应的支持,为通风系统的优化提供理论依据.

高帧频数字相机在高速流动显示中的应用

杨富荣, 陈力, 苏铁, 鲍伟义, 齐新华

2012, 26(5): 65-68. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.014

摘要(129) PDF(5)

摘要:
根据高速流动显示实验研究对高帧频图像采集设备的需要,基于分幅式光路设计原理,结合快响应像增强器和低照度CCD相机,研制了一套兆赫兹采样的高帧频数字相机.利用高帧频数字相机,开展了高速流动显示实验研究:基于高帧频数字相机,结合纹影技术,在激波管上针对方块、凹槽模型,开展了高速流动显示实验,获取了运动激波与模型边界相互作用的序列图像,观察到湍流涡随时间演化发展的过程.结合一台输出功率为8W的连续激光光源和高帧频数字相机,建立了一套高速片光散射流动显示系统,获取了喷流的米氏散射序列图像.实验证明,基于高帧频数字相机的纹影及片光散射技术具备开展高速流动显示实验研究的能力.

多孔探针系统误差分析

李鹏, 马兴宇, 明晓

2012, 26(5): 69-73. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.015

摘要(75) PDF(6)

摘要:
以不可压流场的Bernoulli方程和势流理论为出发点详细推导了多孔探针的基本测量原理并获得了相应的数学模型,从而将具有不同头部(如球体、圆锥体)、不同孔数(如3、5、7乃至18孔)的各种类型多孔探针纳入到相同的数学模型之下,为系统分析各类探针提供了条件.通过分析推导过程,得出了多孔探针测量数学模型成立的4个基本约束条件.在实际测量过程中若偏离这4个基本条件必然会在测量结果中引入系统误差.将由此引入的系统误差分别归纳为:数学模型误差、制造误差以及使用误差,并逐个进行了详细的分析.同时,还以较为常用的七孔探针为例,采用计算流体力学软件对以上3种情况造成的误差进行了定量计算.根据以上分析和计算结果,为实际应用中选择合适类型的探针、确定使用条件、评估测量系统误差给出了详细的建议.

风洞模型位移视频测量的相机标定

王爱玲, 张征宇, 黄诗捷, 王水亮, 赵涛

2012, 26(5): 74-78. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.016

摘要(125) PDF(3)

摘要:
相机的制造和装配误差难以完全消除,导致相机的光学系统存在不同程度的非线性光学畸变现象,故相机标定对确保风洞模型位移视频测量的精度至关重要.针对1 m2以上的台阶标定块制造成本高、维护困难,提出基于距离标尺的相机标定方法,推导包含菲线性畸变模型的共线方程,建立适应中国大尺寸风洞的低成本相机标定系统,确保模型位移视频测量相机的自校正精度.2m超声速风洞的某跨大气层飞机测力试验中,采用该方法校正DALSA(R)相机后,各阶梯迎角测量精度σα≤0.00772°(达到高速风洞测力试验迎角精度的先进指标),因此具有实用价值.

大迎角机动进气道试验装置有限元分析与优化

孔鹏, 王克逸, 巫朝君, 魏然

2012, 26(5): 79-83. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.017

摘要(104) PDF(3)

摘要:
为给战斗机进气道的优化设计和性能评估提供试验平台,需要研制一套具有良好静、动态性能的大迎角机动进气道试验装置.介绍了该装置的结构、原理,并以该装置的有限元模型为研究对象,简述了有限元建模中的几何清理、网格划分等过程,对装置的强度、刚度和动态性能进行了有限元分析;阐述了优化设计的理论与方法,用尺寸优化方法对重要部件的厚度进行了优化.计算结果表明:装置的结构满足强度和刚度的要求,动态性能良好;通过尺寸优化,部件转动惯量得到明显减小.

大型低速翼型风洞侧壁边界层控制系统研制

惠增宏, 张传侠, 柳雯

2012, 26(5): 84-87,97. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.018

摘要(97) PDF(4)

摘要:
介绍了NF-3大型低速翼型风洞多喷嘴级联吹气侧壁边界层控制系统的结构和原理.为验证本系统的功能和性能,采用侧壁吹气方案并使用增量式PID控制算法进行气源压力的控制,对具有增升装置的GAW-1翼型进行了侧壁边界层吹除试验研究.试验结果表明:(1)使用侧壁吹气系统后翼型模型中间截面最大升力系数由2.79增加到2.84,增加幅度1.8%,且模型端面截面的升力系数与中间截面的升力系数基本上相等;(2)利用增量式PID控制算法对气源压力的精确控制较好地完成了风洞侧壁吹气功能,改善了翼型表面流动,减小了侧壁边界层对翼型试验结果的影响.

常规高超声速风洞蓄热式加热器性能参数计算

陈久芬, 章起华, 唐志共

2012, 26(5): 88-92. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.019

摘要(87) PDF(6)

摘要:
介绍了常规高超声速风洞增设加热器的必要性及不同类型加热器的优缺点,重点介绍了电预热金属蓄热式加热器的设计温度、内径、对流换热系数和蓄热长度等性能参数的计算方法.调试结果表明,加热器的所有性能参数均达到设计指标.

线阵CCD在风洞轨迹测量试验技术中的应用研究

梁磊, 段丕轩, 刘丽萍, 王丹

2012, 26(5): 93-97. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.020

摘要(99) PDF(4)

摘要:
针对风洞试验中轨迹测量问题,设计了由3个一维线阵CCD成像单元组成的实时空间位移测量系统.提出了一种基于特征边缘提取的组合特征定位WBT算法,可以有效提高系统精确度和抗振动干扰能力.应用该系统在风洞中测量了覆冰导线的舞动轨迹,完成了导线舞动规律研究.

2m×2m超声速风洞流场控制策略研究与实现

褚卫华, 汤更生, 王帆

2012, 26(5): 98-102. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.05.021

摘要(76) PDF(4)

摘要:
2m×2m超声速风洞是一座大型引射下吹式风洞,总压控制具有菲线性、时变、大滞后特性,引射器和主调压阀同时运行时存在一定的耦合特性.为了满足风洞试验对总压控制精度和收敛速度的要求,对不同马赫数试验条件下,风洞流场启动和串级智能稳定控制策略进行了深入研究,并在调试过程中对控制方法进行了验证,控制结果达到风洞指标要求.

留言板

2012年第26卷第5期

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2012年 第26卷 第5期

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