实验流体力学

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2022, 36(6).

摘要(68) PDF(13)

摘要:

王轩, 范子椰, 陈乐天, 唐湛棋, 姜楠

2022, 36(6): 1-9. doi: 10.11729/syltlx20210084

摘要(390) HTML (122) PDF(80)

摘要:
带有曲率和压力梯度作用的湍流边界层广泛地存在于各类工程应用中。以带有流向凹曲率的壁面（简称凹壁面）模型为研究对象，利用双相机大小视场的TRPIV系统分别测量了上游和下游两个不同流向位置的瞬时速度场。以光滑平板模型的实验数据为基准，研究了凹壁面上湍流边界层的变化规律。通过对比光滑平板的平均速度剖面和雷诺应力剖面，发现凹壁面情况下的平均速度剖面逐渐偏离了传统对数律，且湍流强度比平板情况下更弱。以$ {\varLambda _{ci}} $准则识别出的顺向涡为条件进行条件相位平均，发现凹壁面中涡上方正脉动的峰值与空间尺度的变化相反，而下方的负脉动比平板情况更强。进一步使用空间两点相关方法提取相干结构，同时利用椭圆拟合的方法计算近壁区相干结构与壁面的倾角，发现凹壁面上相干结构沿流向的空间尺度逐渐增大。结果表明：当湍流边界层受到凹曲率和顺压梯度的共同作用时，近壁附近与尾迹区内湍流强度的差异增大，同时边界层内相干结构的旋涡强度增加；随着向下游的发展，缓冲层附近顺向涡上方正脉动的空间尺度增大，但峰值降低，而在对数律区的上侧则产生了相反的现象；凹壁面湍流边界层内相干结构向更高法向高度迁移的趋势减弱，且相干结构的空间尺度在下游一侧的增长幅度更大。

侧壁约束效应对三维方腔自持振荡和噪声辐射影响的实验研究

王超, 岳廷瑞, 万振华, 孙德军

2022, 36(6): 10-18. doi: 10.11729/syltlx20210050

摘要(469) HTML (172) PDF(54)

摘要:
实验研究了侧壁约束效应对三维方腔流动结构和噪声辐射特性的影响，固定方腔长深比为2∶1，使用麦克风阵列测量了方腔宽长比从0.1变化至0.5过程中流致噪声在不同指向性下的强度变化规律，并使用脉动压力传感器测量了不同宽长比方腔内部壁面压力分布，同时采用TR-PIV（Time-Resolved Particle Image Velocimetry）测量了方腔内流动结构的发展。实验结果表明：对于宽长比为0.5的方腔，当来流马赫数大于0.03时，方腔流动开始出现振荡并向上游辐射噪声；当来流马赫数增大至0.20时，方腔流动发展为对应Rossiter三阶模态的自持振荡，并辐射出尖频噪声。减小方腔宽度，当宽长比小于0.3时，方腔流动的自持振荡和尖频噪声被大幅度抑制甚至消除，来流马赫数为0.20和0.25时，方腔上游总声压级能够降低3 dB以上。通过对比壁面压力分布和PIV流场测量结果，发现减小方腔宽长比时，方腔内主回流涡向上游移动，涡强度降低，使得方腔的流动反馈不足以形成自持振荡，从而降低了辐射噪声。

柔性锯齿形尾缘流动分离控制实验的多尺度相干结构研究

巩绪安, 张鑫, 马兴宇, 范子椰, 唐湛棋, 姜楠

2022, 36(6): 19-27. doi: 10.11729/syltlx20210041

摘要(922) HTML (371) PDF(74)

摘要:
本文采用柔性锯齿形尾缘进行了流动分离控制风洞实验。利用高频响热线风速仪测量了翼型尾流场，结合瞬时强度因子迭代算法，在时域、频域提取出多尺度湍流相干结构，分析了弹性振动和柔性形变对扰动传播不稳定性的影响。实验结果表明：尾流中分离区厚度减小5%弦长，柔性锯齿形尾缘跟随来流自适应变形摆动，吸收了约20%的尾缘剪切层中的湍动能，产生的大尺度扰流涡持续传递至前缘剪切层，降低了很大范围低频带宽内的功率谱密度，具有良好的降噪效果；脱落涡中相干结构的振幅和发生频率显著削弱，对尾流分离区边界移动、大型涡包破碎和抑制传播的作用非常明显。

旋流式气泡雾化喷嘴喷雾特性实验研究

赵芳, 徐兵兵, 符澄, 王越, 张海洋

2022, 36(6): 28-35. doi: 10.11729/syltlx20210026

摘要(537) HTML (200) PDF(75)

摘要:
与常规压力雾化、气动雾化相比，气泡雾化具有高效、经济和环保等优点。针对一种可变喷头旋流式气泡雾化喷嘴进行了实验研究，探讨了工作参数、喷嘴孔型、切割丝网目数（孔径）等因素对喷嘴流量、喷雾特性的影响规律。研究结果表明：不同孔型喷嘴的流量特性趋势基本一致；相同工作压力下，气液比不同会导致喷嘴流量的变化；安装切割丝网基本不影响喷嘴的流量特性趋势，但在相同工况下会造成喷嘴流量减小3%～7%，且丝网孔径越小，减小幅度越大；喷雾液滴粒径分布呈单峰形式，且随着工作压力或气液比的增大，喷雾液滴的中位粒径会有不同程度的减小；相同喷雾能耗下，异形（方形、椭圆形）喷孔更有助于提高喷雾性能；丝网有利于提高喷嘴雾化性能，但需综合考虑喷嘴孔型、工作压力等因素选择丝网孔径；此外，安装切割丝网会在一定程度上降低喷雾主流轴向速度。

单支杆腹撑支架干扰测力及PIV试验研究

任凡凡, 魏立辉, 陶爱华, 李雁鹏, 杨磊, 高娜, 张彩成, 蒋甲利, 许相辉, 王文达

2022, 36(6): 36-46. doi: 10.11729/syltlx20210037

摘要(144) HTML (73) PDF(25)

摘要:
针对FL–51低速风洞单支杆腹撑，为研究和优化其支架干扰特性，在风速为70和50 m/s时，开展了支杆预置角11°时（支杆与模型机身轴线的夹角为79°）的24棱、圆截面和截断翼型截面的三维支杆在飞机巡航与增升构型下的纵、横向两步法支架干扰试验。在预置角11°单支杆腹撑支架干扰特性研究基础上，进一步开展预置角为30°、60°（支杆与模型机身轴线的夹角分别为60°和30°）时24棱、圆截面和截断翼型截面支杆的支架干扰特性风洞试验研究。为进一步分析不同尺寸、截面形状的二维支杆绕流与尾流特性，开展了风洞PIV试验。研究结果表明：翼型支杆纵向支架干扰最优，但在横向恶化；随着最大厚度的增大，翼型支杆的尾涡具有较好的一致性，24棱和圆截面支杆的尾涡则随直径变化存在一定的变化；对于仅进行纵向试验或以纵向试验为重点的风洞试验，支杆宜选择翼型截面或适当截断的翼型截面。

电弧风洞喷管壁温对平板试验的影响研究

隆永胜, 袁竭, 赵顺洪, 杨斌, 朱新新

2022, 36(6): 47-53. doi: 10.11729/syltlx20210055

摘要(137) HTML (62) PDF(24)

摘要:
为研究电弧风洞喷管壁面温度对平板试验的影响，研制了隔热半椭圆喷管，采用电弧风洞半椭圆喷管平板试验的方法，将喷管长轴边与平板试验模型连接，使气流延伸到模型表面进行试验。喷管扩张段水冷壁面在试验初始时期（冷壁）和壁温上升（热壁）条件下，试验研究了平板测试模型表面冷壁热流和平衡温度的变化。结果表明：在喷管来流焓值1.00～2.55 MJ/kg范围内，相对于冷壁，热壁模型表面冷壁热流增加4.7%～15.0%，平衡温度最大升高4.24%。因此，热防护试验时应考虑喷管壁面温度对平板试验结果带来的影响，需要提高来流焓值。

弹性机翼刚度的静气弹敏感性研究

陈恺, 刘晓燕, 程攀, 毛昆

2022, 36(6): 54-60. doi: 10.11729/syltlx20210013

摘要(174) HTML (72) PDF(24)

摘要:
为保证大展弦比柔性机翼在巡航飞行时的气动性能够达到设计指标，需要在机翼气动外形设计阶段进行型架设计。机翼刚度对气动载荷有显著影响，是影响静气动弹性的重要因素之一。基于流固耦合方法开展变刚度型架外形设计鲁棒性分析研究，建立以机翼刚度为自变量的全机弹性气动导数评估模型，并以机翼扭转角及升力效率为约束，开展机翼刚度敏度分析。结果表明：垂直弯曲刚度、扭转刚度是影响机翼扭转角及全机升力效率的主要刚度特性；在机翼刚度变化不超过10%时可冻结型架外形；全机弹性气动导数与刚度比呈线性关系。研究结果可用于工程型号设计中的目标刚度静气动弹性评估。

钝锥动态转捩风洞试验

张石玉, 赵俊波, 付增良, 周平, 周家检, 梁彬

2022, 36(6): 61-66. doi: 10.11729/syltlx20210120

摘要(131) HTML (56) PDF(46)

摘要:
钝锥飞行器俯仰振动时，非对称边界层转捩区前后移动相对于俯仰角运动的滞后将产生显著的非定常气动效应，导致飞行器俯仰动稳定性降低，严重时甚至会导致运动失稳。将基于气浮轴承的动态试验技术与转捩红外测量技术相结合，建立了钝锥动态转捩风洞试验技术。该技术采用气浮轴承提供俯仰运动自由且阻尼极低的支撑环境，采用红外热像仪实时测量飞行器表面整体转捩状态。开展了9°钝锥标模动态转捩试验，研究模型绕俯仰轴转动时边界层转捩区前后移动的非定常气动作用与飞行器运动的耦合效应。测量试验观察到了动态转捩试验迎角振荡现象，并发现了转捩区前后移动相对于迎角振荡的滞后现象，获得了转捩滞后时间。

基于深度学习的风洞天平测力试验数据异常检测方法研究

张靖, 孙文举, 尼文斌, 魏巍, 张江, 杨武兵, 李清勇

2022, 36(6): 67-73. doi: 10.11729/syltlx20210061

摘要(207) HTML (101) PDF(38)

摘要:
风洞天平测力试验数据异常检测有助于分析试验异常原因、排查设备故障、改进试验方案，为解决目前人工检测时间成本高、效率低的问题，提出一种基于深度学习的异常检测框架。首先针对异常零样本问题，对风洞试验常见的异常类型及规律进行总结；然后为解决不同车次数据维度不同的问题，提出基于统计特征的标准化特征表示方案；最后利用神经网络学习异常特征，完成异常检测。试验结果表明：基于深度学习的异常检测方法对风洞异常数据检测的准确率和检出率分别达到了81.7%和72.6%，能够较好地识别孤立跳点异常和多点异常。

应用于高气压运行的片式电弧加热器初步研究

杨鸿, 姚峰, 朱超, 朱涛, 陈德江

2022, 36(6): 74-82. doi: 10.11729/syltlx20220060

摘要(181) HTML (79) PDF(21)

摘要:
片式电弧加热器模拟焓值范围宽，是开展热防护试验的理想设备。为拓宽其压力模拟范围，开展了片式电弧加热器内流分析方法研究，并与片式电弧加热器高气压试验进行了对比，结果吻合较好。为解决高气压运行试验出现的问题，研制了耐压、耐高热流压缩片，增强了压缩片的冷却效果，短化了片式电弧加热器电极，采取内壁防护措施使表面高温氧化产物减少和热量损失降低。探索高气压片式电弧加热器运行模式，解决了高气压运行串弧问题。试验的运行压力超过10 MPa，单电极运行电弧电流超过5000 A，提高了片式电弧加热器的试验能力。

水卡量热计的流热耦合模拟研究及试验分析

朱新新, 李泽禹, 赵文峰, 王辉, 杨凯, 杨庆涛

2022, 36(6): 83-88. doi: 10.11729/syltlx20210011

摘要(557) HTML (127) PDF(35)

摘要:
研制了一种包含球冠测热体和热防护罩的球头水卡量热计，建立了球冠测热体与测试水的流热耦合模型，基于该模型和热流标定试验分析了水道内水温分布特点及其对热流测量的影响。结果表明：水道内测试水离受热面越近，水温越高，且沿水道径向的温度梯度越大；测试水质量流率越小，沿水道轴向和径向的温度梯度越大，热流计算结果因水温测点位置不同的差异就越大。设计水卡时应使热电偶尽可能远离受热面并靠近水道中轴线；使用前需进行热流标定，确定合适的测试水质量流率范围，获得准确的修正系数。试验结果表明，该球头水卡量热计能够应用于长时间、高精度、多状态的驻点热流测量。

高马赫数小尺度缝隙倒角热流测量

陈苏宇, 丁涛, 孔荣宗, 田润雨, 刘济春, 龚红明

2022, 36(6): 89-96. doi: 10.11729/syltlx20210063

摘要(163) HTML (93) PDF(28)

摘要:
围绕再入式飞行器表面分布式隔热瓦的气动加热问题，针对流动强干扰特征且测量难度较大的小曲率半径缝隙倒角区域，采用Φ0.3 mm量级一体化同轴热电偶开展高马赫数来流条件下的热流测量，研究了缝隙倒角曲率半径、隔热瓦间台阶高度差、缝隙宽度、边界层流态、马赫数等因素对热环境的影响，通过分析热流时域曲线得到了瞬态热流的振荡特征。结果表明：台阶会显著增大热流；边界层流态的差异会引起缝隙倒角热流分布的显著变化；较高马赫数下的热流时域波动特征更温和，热流更低；部分状态存在瞬态负热流现象。研究结果可为隔热瓦热防护设计和认识缝隙、台阶诱导的复杂流动机理提供参考。

2500 K高温稳定碳氢燃料燃烧环境CARS测量试验

王朝宗, 白冰, 齐新华, 陈爽

2022, 36(6): 97-98. doi: 10.11729/syltlx20220126

摘要(156) HTML (49) PDF(35)

摘要:

留言板

2022年第36卷第6期

留言板

2022年 第36卷 第6期

2022年第36卷第6期