实验流体力学

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2013, 27(2).

摘要(36) PDF(2)

摘要:

刘祖军, 杨詠昕, 葛耀君

2013, 27(2): 1-7. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.001

摘要(84) PDF(2)

摘要:
利用粒子图像测速技术(PIV)观测了箱梁颤振过程中模型周围流场的旋涡特征,以模型扭转振动位移作为参考信号,采用相位平均的方法研究了旋涡规律性演化对模型周期性振动的驱动作用.风速较低时,箱梁振幅很小,其尾部风嘴附近上侧的旋涡尺度也很小,不易观测到,而下侧的旋涡尺度较大,其形状接近于圆形.当风速接近颤振临界风速时,箱梁振幅明显增大,并且模型尾部风嘴上侧的旋涡尺度也显著增大,达到与下侧旋涡尺度相匹配的程度,模型尾部风嘴上下侧旋涡的交替作用主导了结构振动直到模型振动发散.基于流固松耦合的计算策略,采用计算流体动力学(CFD)的数值方法模拟了箱梁颤振临界状态下的绕流特性,结合正交特征分解(POD)的方法研究了模型颤振时刻表面压力的空间分布特征,通过分析发现在颤振过程中箱梁表面波动压力的主控成分向迎风侧风嘴漂移.

气泡水体携带能力的测量实验研究

王涌, 金良安, 迟卫, 曲翊

2013, 27(2): 8-13. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.002

摘要(106) PDF(3)

摘要:
针对水中上升气泡对水体携带作用一直难以测量的问题,特提出利用气泡上升携带水量来表征其能力大小的思想,进而专门设计了相应的实验装置,重点开展了双液分离转相精测技术的实验研究.实验时选取柴油和水构成双液,并分别采用直接测量和转相精测两种方法测量气泡上升携带水量.结果表明:采用双液法可有效分离气泡携带的上升水体;气泡上升携带水量的转相精测值精度高于其直接测量值,且携带水量越小其精度优势越明显,特别是当携带水量很小,直接测量法可能因误差太大而根本无法实施,但转相精测法却可顺利进行.

一种进气道自起动特性检测方法

李祝飞, 高文智, 李鹏, 姜宏亮, 杨基明

2013, 27(2): 14-18,23. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.003

摘要(97) PDF(3)

摘要:
发展了一种应用于激波风洞中快速检测高超声速进气道自起动能力的实验方法.该方法通过在隔离段内预先设置轻质堵块,迫使进气道在风洞运行初期不起动,待堵块被吹出后,流道恢复畅通,进而考察进气道是否具有起动能力.实验采用高速纹影拍摄同步壁面压强测量的手段,对二元高超声速进气道的起动特性进行了研究.通过对纹影照片以及相应的壁面压强信号的分析,对所发展的自起动检测方法的可靠性进行了考核,并进一步研究了内收缩比对进气道起动特性的影响.在激波风洞中获得了进气道自起动过程以及起动/不起动双解区的流场特征和相应的壁面压强变化历程.

开槽钝锥体及等离子体鞘套的RCS特性研究

梁世昌, 于哲峰, 张志成, 石安华, 马平, 黄洁

2013, 27(2): 19-23. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.004

摘要(103) PDF(2)

摘要:
采用时域有限差分(FDTD)方法研究了等离子体鞘套包覆目标的电磁散射特性,发展了超高速飞行器及其等离子体鞘套RCS特性并行计算软件.采用发展的软件完成了超高速开槽钝锥后向远区时域特性和0°入射角附近的电磁散射截面积(RCS)的计算分析,并在中国空气动力研究与发展中心的气动物理靶上进行了超高速开槽钝锥体的RCS验证试验.研究表明:在钝锥体表面开环槽并填充透波性能良好的介质材料相当于在钝锥体表面人为地增加了一个散射中心;在低频区和谐振区,开槽后钝锥体的RCS在原值周围变化,而在高频区,钝锥体的RCS在0°入射角附近很宽的范围内均显著增大.

双翼尖涡Rayleigh-Ludwieg不稳定性实验研究

刘志荣, 朱睿

2013, 27(2): 24-30. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.005

摘要(103) PDF(3)

摘要:
采用一种结构化矩形直机翼涡发生器产生一对大小不同、方向相反的翼尖涡,调节双涡涡量的大小比例Γ1/Γ2及其间距b,触发两涡Rayleigh-Ludwieg不稳定性.实验采用流动显示方法定性观察双涡相互作用过程,通过二维PIV(粒子成像测速)系统定量研究双涡相互作用特征,得到双翼尖涡中主涡及次涡的运动特性、环量-时间特性.对不同实验参数下残余环量比例进行分析,发现双涡涡量大小比例Γ1/Γ2在1.3~1.4、b为50mm时双涡相交削弱效果良好,能够实现翼尖涡强度削弱程度达30%~40%.

新型等离子体激励器对流动分离点控制

王斌, 李华星, 郝江南

2013, 27(2): 31-34,40. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.006

摘要(90) PDF(2)

摘要:
在西北工业大学低湍流度风洞中采用新型等离子激励器对NACA0015翼型进行表面流动分离点的控制实验.实验风速为20m/s和35m/s,迎角为0°~16°.并参照压力分布的实验结果对流动控制的效果进行了对比分析.结果表明:翼型表面的气流分离点只要落在等离子体激励所形成的激励区内,分离点都会被推迟到靠近等离子体激励器的最末端电极处.证明等离子激励器能够对翼型表面的分离点进行有效控制.

绕不同头型回转体初生空化的实验研究

胡常莉, 王国玉, 陈广豪

2013, 27(2): 35-40. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.007

摘要(73) PDF(3)

摘要:
为了研究绕不同头型回转体初生空穴的形成、发展过程和流场特性,采用流动显示技术分别观察了绕平头和锥头回转体初生空化的形态,并应用粒子图像测速系统(PIV)测量了相应工况下的速度分布.结果表明,绕回转体的头型对初生空化数和空穴形态有重大影响.实验中平头回转体的初生空化数为1.2,而45°锥角头型的初生空化数则为0.9.绕回转体的初生空穴形成于回转体肩部稍靠后的位置且没有附着在其表面,呈游离型发夹状,同时绕平头回转体的初生空穴的尺度较大,其初生位置距离肩部及回转体的壁面均较远.流场测试结果表明,空化初生和绕回转体头部流场的旋涡强度有关.与锥头回转体相比,同一雷诺数条件下,绕平头回转体的分离涡尺度较大、边界层离壁面较远、高涡量区域较大且离壁面较远,这是造成两种头型具有不同初生空化特性的主要原因.

疏水涂层表面防冰效果的结冰风洞实验研究

肖春华, 胡站伟, 桂业伟, 林贵平, 张晖

2013, 27(2): 41-45,55. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.008

摘要(87) PDF(6)

摘要:
采用结冰风洞实验的研究方法,对不同疏水涂层表面的防冰效果进行了研究,建立了综合考虑结冰外形、结冰速率和结冰强度等量化参数的防冰效果评估方法.实验研究表明,硅橡胶的防冰效果并不明显,但添加16烷的硅橡胶却显示出了更好的防冰效果,因此,在高分子涂层中添加小分子材料是一种值得探索的防冰涂层研究方向.疏水涂层只能降低结冰速率,无法完全杜绝材料表面的结冰现象,需要对涂层配方及其防冰机理进行更深入的研究,才能获得更好的防冰效果.研究结果对于防冰理论和技术的发展具有现实的意义.

大型民机巡航状态下头部流动特性实验研究

秦永明, 董金刚, 张江, 姚开明, 黄湛

2013, 27(2): 46-49. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.009

摘要(79) PDF(3)

摘要:
高速巡航飞行时,机头的流动特性对大型民机的耗油率以及驾驶舱的舒适程度都有影响,民机高速巡航飞行时要求飞机头部尽可能不存在分离流动,高速气流在机头舷窗位置不出现激波.通过风洞试验,在FD-12高速风洞中得到了某民机头部的压力分布、彩色油流照片以及PIV空间流场显示结果.试验结果表明:在巡航状态下,机头表面主要是附着流动,来流马赫数为0.82时,机头舷窗后方局部出现超声速区.

激波抛撒水膜成雾参数实验研究

王海洋, 解立峰, 李斌, 韩志伟

2013, 27(2): 50-55. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.010

摘要(91) PDF(3)

摘要:
使用激光相位多普勒粒子测速系统对激波抛撒水膜形成的云团进行了观测,得到激波抛撒水膜形成的云雾中液滴速率和尺寸参数.结果表明:不同厚度水膜在同等强度激波的作用下抛撒,破碎产生的液滴轴向速率和尺寸以及形成云团的高度都随水膜厚度的增加呈“W”形变化.不同厚度水膜其破碎液滴轴向运动速率存在显著差异,而径向运动速率差距不大.结果说明,在激波作用初期,激波驱动力起着关键作用,随着抛撒距离的增加,液滴的重力及在气流中所受摩擦阻力的影响越大.液膜厚度越小,透射激波越强,液膜被抛撒的范围越大.形成云团的直径随着液滴的径向速率增加而变大.

复杂建筑物对近场扩散影响的数值与风洞模拟的比较分析

郭栋鹏, 闫函, 姚仁太, 肖雪夫, 范丹

2013, 27(2): 56-62,112. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.011

摘要(96) PDF(2)

摘要:
采用CFD数值模拟技术与风洞试验相结合的手段模拟了复杂建筑物群对周围流动与污染物扩散的影响.CFD技术采用k-ε(RNG)湍流模型模拟了建筑物群对流动与扩散的影响,风洞试验通过采用多种探测手段,分析建筑物群周围的流动和弥散,并将统计学方法应用于风洞试验结果,验证了CFD数值模拟结果的合理性.研究结果表明,CFD技术能较好地模拟建筑物群对污染物弥散的影响,并与风洞试验吻合,有、无建筑物B的情况下,吻合因子FAC2与FAC5均大于50%,归一化均方误差(NMSE)均小于4,部分偏差(|FB|)均小于0.3;建筑物对污染物弥散的影响非常复杂,建筑物尾流对污染物浓度分布影响较为显著,建筑物后方空腔区污染物的数值模拟结果略高于风洞试验结果.综合分析表明,风洞试验与数值模拟相结合的方法是研究这类微小尺度湍流扩散问题的有效手段.

炮弹固冲增程发动机进气道的风洞实验研究

谭献忠, 刘猛, 徐琴

2013, 27(2): 63-67. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.012

摘要(125) PDF(8)

摘要:
进气道是冲压发动机的重要部件,它的性能关系着炮弹冲压增程发动机性能的好坏.文章阐述衡量炮弹固体燃料冲压增程发动机进气道性能的指标,介绍冲压发动机进气道的分类,着重给出了某炮弹固冲增程发动机混压式双锥进气道在马赫数2.0096时的风洞实验结果,并进行了详细的分析.研究表明,实验马赫数2.0096时,在进气道有效流通面积范围内,随着进气道有效流通面积的减小,总压恢复系数增加;随着弹体迎角的增加,总压恢复系数降低.

双锥流量计流出系数特性的数值模拟与试验研究

梁佳娜, 梁国伟, 朱文君, 钱浩涵

2013, 27(2): 68-72. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.013

摘要(95) PDF(2)

摘要:
提出了一种新型的差压式流量计——双锥流量计,利用Fluent仿真软件与实流实验相结合的方法,探索雷诺数、双锥直径比β对双锥流量计流出系数的影响规律.针对50mm管径,共加工了6个不同β值的双锥流量计.经过模拟计算,得到其流出系数与雷诺数有关,但在一定范围内趋于一个定值.此外,不同β值对流出系数的影响很小,在一定误差允许条件下可近似认为双锥流量计流出系数与β无关.进一步用实流实验验证了模拟结果的正确性,得到模拟计算的预测误差小于3%.

基于彩色纹影的Edney Ⅳ型激波相互作用研究

王殿恺, 洪延姬, 李倩, 叶继飞

2013, 27(2): 73-76. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.014

摘要(91) PDF(8)

摘要:
发展了一种高分辨率和灵敏度的彩色纹影技术,研究高超声速条件下Edney Ⅳ型激波相互作用.解决了制作彩色滤光片的关键技术,采用特制的彩色滤光片代替了传统纹影系统中的刀口,高速彩色相机曝光时间60μs,帧频6242fps.将光源限制在0.5mm×20mm的狭缝内以提高系统灵敏度.实验在马赫数为5的激波风洞内进行,Edney Ⅳ型激波相互作用由15°斜劈和20mm直径钝头体产生,来流静压和静温分别为1800Pa和100K.数值模拟采用迎风格式求解三维RANS方程.实验得到了清晰的彩色纹影照片,细致地呈现了Edney Ⅳ型激波相互作用的波系结构和马赫数为1.2的超声速射流.数值计算与实验结果很好地吻合,共同揭示了Edney Ⅳ型激波相互作用机制和钝头体表面局部高压区域的形成原因.

飞机尾旋三维测量试验的改进方法

黄会明, 刘先勇, 马军, 宋晋

2013, 27(2): 77-81. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.015

摘要(163) PDF(3)

摘要:
飞机尾旋试验是研究飞机进入尾旋特征以及提出如何改出尾旋的方法.传统测量飞机尾旋运动姿态的实验自动化程度低、人工操作复杂费时,因此针对这些问题开发了一套基于特征点测量的改进方法.主要是基于机器视觉的三维测量原理,能动态测量飞机模型的三维特征点并计算出模型的各个姿态角度.在标记检测时采用了新的标记检测方法,提高了标记布局及图像识别的灵活度;姿态角的计算是根据坐标系转换而得到的.根据改进方法研制的系统操作简单、整个测量过程只需30min左右;并且数据有效率控制在90%以上;姿态角的精度控制在±1°以内.该系统在中国空气动力研究与发展中心立式风洞中的飞机自由尾旋实验中得到了很好的应用.

激波风洞流场密度测量的聚焦纹影技术

谢爱民, 黄洁, 徐翔, 吕治国, 宋强, 郑蕾, 柳森

2013, 27(2): 82-86. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.016

摘要(145) PDF(14)

摘要:
在激波风洞试验中发展了聚焦纹影显示技术,对流场的密度进行了定量测量.聚焦纹影显示具有对流场区域聚焦显示的特点,可获得流场某个聚焦测试区域的密度变化信息.依据聚焦纹影成像原理建立了密度计算数学模型,对试验中获得的带窗口模型流场聚焦纹影图像与试验前获得的流场图像灰度变化处理后,得到了流场聚焦区域的密度定量值.试验测量密度值与数值计算结果进行了比较,结果表明试验获得的密度值变化规律与数值模拟吻合较好,证实了利用聚焦纹影技术开展流场密度测量是可行的.

激波风洞气动力试验不确定度影响因素分析

王刚, 唐志共, 吕治国, 姜华, 赵荣娟

2013, 27(2): 87-90. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.017

摘要(78) PDF(3)

摘要:
参考北大西洋公约组织和AIAA推荐的风洞试验数据不确定度计算方法,结合激波风洞运行特点,确定激波风洞气动力试验的主要误差源,计算激波风洞B-2标模气动力测量结果的不确定度.采用改变单一变量的方法计算主要误差源对测量结果不确定度的影响程度,辨析对不确定度起主要作用的基本参数.计算结果表明:皮托压力和总压的测量结果对流场参数影响显著,皮托压力的测量结果比总压测量结果对流场参数与气动力测量结果影响更大;降低皮托压力和总压的偏离极限,有利于提高激波风洞气动力试验数据的质量.

大气系统校准的基准空速管法

刘华勇, 刘莉, 曹放华

2013, 27(2): 91-94. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.018

摘要(115) PDF(6)

摘要:
针对国际适航认证(FAR25)及300m垂直间距空中交通管制(RVSM)等对大气系统校准提出的高精度参考基准要求,提出了直观的标准空速管法,通过对初步试验结果的分析,发现了直接校准的缺陷和偏差根源.提出了“飞行检定”观点,改进了校准原理、观测模型和数据处理方法,建立了基准空速管法.实际飞行试验及误差分析讨论,表明该方法可满足相关领域的严格要求.

NF-6连续式跨声速风洞马赫数控制方式比较与研究

张永双, 陈旦, 陈娇

2013, 27(2): 95-99. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.019

摘要(105) PDF(3)

摘要:
NF-6风洞通过压缩机静叶角预置进行马赫数粗调,而马赫数精确调节包括压缩机转速调节与试验段下游栅指位置调节两种方式.从调节范围、调节精度、调节速度与安全性4个方面对两种调节方式进行了对比研究.栅指调节在调节范围、调节精度方面具有一定优势,但两种精调方式均能很好地满足指标要求,而利用压缩机转速细调马赫数则具有安全性较好,且系统更简洁等特点.风洞最终选定了利用压缩机转速精调马赫数的控制方式,并确定了马赫数控制的流程.测试结果表明,风洞在全运行范围内马赫数控制精度优于±0.002.

NMOHEMS探头模型的制作及实验方法研究

陈振涛, 钟中, 叶松, 王晓蕾, 郑君杰

2013, 27(2): 100-105. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.020

摘要(70) PDF(3)

摘要:
NMOHEMS探头设计的有效性及其运动的CFD仿真计算方法都需要实验进行检验,利用计算机辅助设计结合三维快速成型技术制作了探头模型,在实验室水箱和水库两种环境下设计并完成了模型实验.其中,水箱实验利用有限实验水深,精确调整探头质量,利用高速摄像和图像处理技术,对多个较小质量探头的下沉运动进行了精密测量,详细的误差分析和修正后,获得不同质量探头运动的下落曲线和极限速度,以调整CFD仿真计算方法;水库实验利用自主研制的实验装置,对较大质量探头的下沉运动进行测量,误差修正后的极限速度为1.923m/s,验证了探头设计的有效性.

基于低密度粒子图像叠加的Micro-PIV速度场测量

徐明, 王昊利

2013, 27(2): 106-112. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2013.02.021

摘要(219) PDF(8)

摘要:
提出了一种基于低密度粒子图像的微流体粒子图像全场测速技术.经过背景噪声去除、阈值过滤、图像增强等图像预处理过程,获得了高质量的低密度荧光示踪粒子图像.对100对图像进行图像叠加处理,得到了满足互相关算法求解二维速度场的高密度叠加粒子图像.针对宽度为250μm,深60μm的长直微通道开展了覆盖全场不同流体层平面的二维速度测量,并利用多个流体平面的二维速度场实现了微通道内全场速度的构建.研究结果表明:由于图像叠加法去除了像径大但灰度低的背景粒子图像,采用互相关分析能够准确获得分层二维速度场,所构建的全场速度场正确反映了长直微通道内流流场特征.

留言板

2013年第27卷第2期

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2013年 第27卷 第2期

2013年第27卷第2期