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2022年  第36卷  第1期

目录
2022年1期目录
2022, 36(1).
摘要(255) PDF(49)
摘要:
大型风洞研制及其关键技术专刊
“大型风洞研制及其关键技术研究”专刊简介
王铁进, 朱孝业
2022, 36(1): 1-2.
摘要(1570) HTML (196) PDF(105)
摘要:
大型风洞设备的数智化初步研究
廖达雄, 孙运强, 吴静怡, 彭磊
2022, 36(1): 1-10. doi: 10.11729/syltlx20210072
摘要(1925) HTML (266) PDF(147)
摘要:
数智化技术是大型风洞设备设计、建设与运行的重要内容和发展方向。对国内外大型风洞设计建设中的数字化、网络化和智能化技术研究现状进行了简要的梳理和总结;分析了当前大型风洞设备在设计建设过程中面临的数字化多学科协同设计、数据分析管理、数据交互与融合、智能制造与装配、健康管理、智能机器人等数智化技术问题及其发展趋势;提出了构建数智化风洞系统的设计思路。
基于热声解耦方法的燃烧不稳定性预测
高宇鹏, 李俊杰, 刘巍, 李敬轩
2022, 36(1): 11-18. doi: 10.11729/syltlx20210078
摘要(1638) HTML (206) PDF(76)
摘要:
大型空气加热器易发生燃烧不稳定现象,造成加热器不能按预想状态工作,甚至失效。由于难以通过试验获得加热器燃烧室内部的精确参数,因此数值仿真是预测燃烧不稳定性的重要手段。通过对燃烧室内部燃烧-声学解耦的方式,分别计算火焰对声学扰动的响应和声学系统在热源扰动下的响应,将声学扰动下的燃烧响应表征为火焰传递函数,最终可获得燃烧室的不稳定模态频率并对其是否发生不稳定燃烧进行预测。结果表明:某型空气加热器的模态频率为1389.9 Hz,且在声学模态上是稳定的;预测结果与试验结果符合较好,证明该方法具备良好的预测能力。
大型低温风洞结构设计关键技术分析
赖欢, 祝长江, 陈万华, 廖达雄, 孙德文
2022, 36(1): 19-26. doi: 10.11729/syltlx20210040
摘要(2162) HTML (306) PDF(127)
摘要:
高雷诺数的模拟对飞行器的研制至关重要,是衡量风洞模拟能力的主要参数,低温风洞是工程上实现高雷诺数模拟的有效途径。作为低温风洞主体的洞体机械系统是其核心承载和功能设备,具有结构复杂、功能集成度高、可承受交变载荷等特点。通过分析国外低温风洞设计建设历程,结合国内低温风洞工程技术现状,对大型低温风洞洞体机械系统结构设计的关键技术进行分析,阐述洞体机械系统热应力及热变形控制、低温材料、宽温域重载传动机构、液氮喷射结构以及试验模型更换的核心指标、技术难点,并针对上述结构设计技术难点提出了攻关方向和后续研究建议。
连续式跨声速风洞轴流压缩机气动设计与低噪声设计
龙炳祥, 刘宗政, 陈振华, 陈吉明, 雷鹏飞
2022, 36(1): 27-36. doi: 10.11729/syltlx20210079
摘要(1417) HTML (313) PDF(63)
摘要:
连续式跨声速风洞是采用轴流压缩机驱动的、可持续运行的变密度回流式风洞。一方面,此类风洞具有运行工况范围宽的典型特征,驱动风洞主回路气流的轴流压缩机需要具备在宽工况范围稳定高效运行的能力;另一方面,良好的风洞试验段动态流场品质要求轴流压缩机进出口气流噪声不高于140 dB。宽工况范围的高效稳定运行要求和低噪声设计要求给连续式跨声速风洞轴流压缩机的研制带来挑战。针对试验段马赫数为0.2~1.6的典型连续式跨声速风洞轴流压缩机研制,重点分析了连续式跨声速风洞压缩机的载荷特性;分析了以动静叶调节有效性、设计点选取、做功系数与流量系数选择、子午流道形式选择为核心内容的压缩机气动设计基本原则及轴流压缩机低噪声设计思想;给出并分析了相应的设计结果与试验测试结果。分析表明:当轴流压缩机反动度大于0.5时,动叶调节比静叶调节更有效,反之则静叶调节更有效;对于试验段马赫数为0.2~1.6的连续式跨声速风洞轴流压缩机设计而言,压缩机设计点宜选取在马赫数为1.4附近,设计点对应的流量系数和做功系数宜分别选取在0.6和0.25左右;采用等外径子午流道的形式可有效提升压缩机气动性能;合理选择压缩机级间距因子和压缩机动、静叶片数之比可有效抑制压缩机气动噪声。
大型低温风洞模型进出系统关键技术分析
陈建兵, 刘伯林, 陈万华, 廖达雄, 赖欢
2022, 36(1): 37-43. doi: 10.11729/syltlx20210140
摘要(1720) HTML (282) PDF(54)
摘要:
模型进出系统是大型低温风洞的重要组成部分,是实现低温模型更换的核心系统。大型低温风洞模型进出系统具有结构复杂、规模大、功能集成度高、对环境条件要求高等特点。通过对国外低温风洞模型进出系统设计建设历程的回顾,结合国内相关技术现状,分析讨论了大型低温风洞模型进出系统设计的关键技术,阐述了模型进出系统大空间低露点干燥系统、宽温域温度调节系统、大吨位高精度模型运输车、大型隔离门、干燥空间内散湿量控制、宽温域内绝热结构的设计技术难点,并针对性地提出了攻关方向和后续研究建议。
航空工业1 m量级高超声速风洞设计与建设进展
高亮杰, 辛亚楠, 袁野, 李强, 钱战森
2022, 36(1): 44-51. doi: 10.11729/syltlx20210105
摘要(1884) HTML (428) PDF(131)
摘要:
航空工业1 m量级高超声速风洞(FL-64)是国内最新建设的一座暂冲自由射流式大口径常规高超声速风洞,采用吹引式运行方式,同时考虑到低动压试验需要,另建有真空抽气系统。详细介绍了FL-64风洞的总体性能指标、关键部段设计、流场校测和标模试验结果。风洞性能指标如下:模拟马赫数范围4.0~8.0;总压范围0.1~8.0 MPa;总温范围300~900 K;单位雷诺数范围3.3×106~4.6×107 m–1;有效运行时间不小于30 s。FL-64风洞与航空工业亚跨超三声速风洞(FL-60)可形成高低马赫数搭配,涵盖马赫数0.3~8.0的宽速域高超声速飞行器试验需求,特别是马赫数4.0的总焓模拟能力可与真实飞行条件匹配,为我国高马赫数飞行器研制提供有效的气动试验平台。
大型季节性可移动式结冰风洞及其试验方法研究
朱东宇, 冯强, 韩晓涛, 杨希明, 崔晓春, 袁立
2022, 36(1): 52-61. doi: 10.11729/syltlx20210100
摘要(1684) HTML (303) PDF(87)
摘要:
利用冬季自然低温进行结冰试验是飞机大尺寸部件和整机结冰试验的有效方法。文章总结了法国、加拿大、美国、俄罗斯等国家季节性结冰风洞的主要参数,分析了季节性结冰风洞在大尺寸机翼、螺旋桨和飞机等方面的试验能力。基于中国航空工业空气动力研究院季节性可移动式结冰风洞开展了螺旋桨结冰和机上地面结冰试验方法研究,分析了螺旋桨结冰和冰脱落规律,对于进一步研究螺旋桨结冰问题、发展机上地面结冰试验技术具有参考价值。提出了一种季节性、可移动、模块化组装的直流式结冰风洞概念设计方案,利用我国冬季低温自然环境,每年11月至次年3月具备结冰试验条件,试验窗口期与国外同类设施相当,可满足大尺寸模型和飞机结冰试验需求,为我国建设大型季节性结冰风洞、发展结冰风洞试验技术提供参考。
大型连续式跨声速风洞总体方案与关键技术研究
陈振华, 刘宗政, 陈吉明, 郭守春, 闫喜强, 裴海涛
2022, 36(1): 62-68. doi: 10.11729/syltlx20210092
摘要(1648) HTML (187) PDF(70)
摘要:
大型连续式跨声速风洞具备飞行器外形精确模拟、气动弹性评估和机体/推进一体化设计等试验能力,试验段尺寸大、指标要求高、系统规模大、运行功能多。围绕大型连续式跨声速风洞的特点,简要介绍了大型连续式跨声速风洞总体设计方案,重点介绍了世界一流流场品质实现、大型轴流压缩机及其驱动系统研制等关键技术的初步研究成果。
风洞板翅式热交换器气体流动特性试验
赵波, 陈振华, 李为民, 陈吉明, 朱博, 温乾
2022, 36(1): 69-76. doi: 10.11729/syltlx20210081
摘要(1494) HTML (203) PDF(47)
摘要:
针对风洞板翅式热交换器,开展了其在风洞运行工况下气体流动特性的研究。对比了板翅式热交换器和椭圆翅片管热交换器的扰流和压损特性,利用试验研究了不同来流风速、不同上游扰流片角度等条件下热交换器下游湍流发展变化规律,开展了封条、模块拼接缝等特征结构对气流扰动的影响研究。研究结果表明:该型板翅式热交换器相比椭圆翅片管热交换器,其对气流扰动更小,相同换热工况下压力损失也大幅减小;板翅式热交换器具有较好的整流作用,其后的气流扰动主要由自身结构决定,与来流条件关系不大,其中厚度较大的结构对气流的扰动会传播更远,需要设计合理的整流方案以减小扰动。
2.0 m高能脉冲风洞研制及其关键技术
朱浩, 毕志献, 陈星, 宫建, 蒋博, 张冰冰, 江海南, 李辰, 吴健, 宋可卿, 谌君谋, 孙日明
2022, 36(1): 77-88. doi: 10.11729/syltlx20210090
摘要(1501) HTML (171) PDF(79)
摘要:
中国航天空气动力技术研究院建设的2.0 m高能脉冲风洞(FD–21)是一座自由活塞激波风洞,该风洞拓展了中国航天空气动力技术研究院原有的试验能力。主要介绍了这座风洞的研制过程和若干关键技术。在吸收国外相关理论和经验的同时,独立解决了诸多关键性的气动问题,并通过逆向设计流程完成了风洞的气动设计。基于这些努力,高能脉冲风洞在建造过程中,逐步克服了活塞发射、活塞止停和全浮动风洞支撑等工程技术难点。FD–21的成功研制标志着自由活塞驱动技术的全面掌握,缩小了我国高焓地面模拟设备与国外的差距,对提升我国高超声速领域的研究水平具有重要意义。
大型连续式跨声速风洞干燥系统参数优化研究
裴海涛, 陈吉明, 陈振华, 陈钦, 王盼
2022, 36(1): 89-95. doi: 10.11729/syltlx20210091
摘要(1216) HTML (95) PDF(28)
摘要:
在跨声速风洞中,试验段水汽凝结会使气流变为非等熵流动并产生凝结波,严重破坏流场均匀性并对测试数据产生影响。因此,试验前需对气流进行干燥使其含湿量低于1.5 g/kg。大型连续式跨声速风洞经济、高效的气流干燥途径是设置循环干燥系统。针对连续式跨声速风洞干燥要求及运行特点,确定了转轮联合冷却除湿的总体技术方案,提出了基于均匀掺混假设的洞内气流干燥仿真计算模型,对系统总体参数进行了设计和优化。研究发现:当循环次数在2次以上时,模型可有效评估洞内气流平均含湿量变化情况,与试验偏差在8.3%以内;充分利用具有较高除湿能力的前4次循环和所选配转轮的除湿能力,可将前、后表冷器最大冷却负荷分别降低约41.9%和27.8%,提高设备使用效率。
大型高超声速风洞真空模式调试及流场性能校测
马利川, 石运军, 黄炳修, 孙勇堂, 晏硕
2022, 36(1): 96-102. doi: 10.11729/syltlx20210152
摘要(1461) HTML (125) PDF(74)
摘要:
未来先进飞行器飞行高度不断增大,对风洞试验模拟能力的要求不断提高,需要高超声速风洞具备更低真空的运行能力,常规多级引射系统已不能完全满足要求。为提高风洞试验高度模拟范围,中国航天空气动力技术研究院(CAAA)在新建Φ1.2 m高超声速风洞基础上设计专用真空排气支路,实现了风洞压力真空模式运行。风洞系统调试及校测结果表明:经能力提升改造后,风洞各分系统工作正常且均达到性能设计指标,实现了马赫数5~8、高度40 km以上的高空低雷诺数高超声速试验条件模拟能力,试验段均匀区流场指标满足GJB 4399-2002高超声速风洞气动力试验的相关要求,为高空条件下飞行器气动特性及复杂高超声速流动问题的研究提供了试验平台。

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《实验流体力学》编辑部

2021年8月13日