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微型三角楔超声速绕流特性的研究

工程力学 2013年第4期30卷 455-460页

作者：薛大文陈志华孙晓晖陈耀慧南京理工大学瞬态物理重点实验室南京210094

基于大涡模拟(LES)方法,结合WENO格式与自适应网格加密(AMR)技术及沉浸边界法(IBM),对来流马赫数为Ma=2.5条件下的平板上微型三角楔绕流流场进行了数值模拟。数值模拟表明微型三角楔涡流发生器可以显著改变超声速流体边界层结构。计算... 详细信息

基于大涡模拟(LES)方法,结合WENO格式与自适应网格加密(AMR)技术及沉浸边界法(IBM),对来流马赫数为Ma=2.5条件下的平板上微型三角楔绕流流场进行了数值模拟。数值模拟表明微型三角楔涡流发生器可以显著改变超声速流体边界层结构。计算结果清晰地显示了三角楔上游分离区的流场结构和下游各涡的流态,同时计算表明,微楔对边界层控制过程中,其下游的流向涡对与涡环结构都起了重要作用,并对其作用过程进行了讨论。数值计算与相关实验结果相符,且提供了流场的重要细节,揭示了微楔的控制机理,可为超声速边界层控制研究提供重要支持。

关键词：超声速边界层控制涡流发生器微三角楔数值模拟

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电磁力控制翼型绕流分离的增升减阻效率研究

力学学报 2015年第3期47卷 414-421页

作者：陈耀慧栗保明潘绪超刘怡昕南京理工大学瞬态物理重点实验室南京210094 南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室南京210094

电磁力可有效对流体流动进行控制,增升减阻,抑制流动分离,制约其推广应用的瓶颈为控制效率问题.为提高其控制效率,基于翼型绕流的电磁力控制,对电磁力增升减阻的控制效率问题进行数值研究.根据能量守恒定律,推导电磁力控制能耗的比,基... 详细信息

电磁力可有效对流体流动进行控制,增升减阻,抑制流动分离,制约其推广应用的瓶颈为控制效率问题.为提高其控制效率,基于翼型绕流的电磁力控制,对电磁力增升减阻的控制效率问题进行数值研究.根据能量守恒定律,推导电磁力控制能耗的比,基于升力和阻力计算节省能量.定义电磁力的控制效率为能量节省与电磁力控制所需能耗的比值,研究不同工况下电磁力增升减阻的控制效率.发现在控制开始阶段,电磁力能量主要消耗在增加边界层流体的动能上,电磁力控制效率非常低,但电磁力控制效率会随着电磁力工作时间的增长而增加:电磁力控制效率随着来流速度的增加呈指数下降;通过增加电磁力激活板的输入能量可增强电磁力的控制效果,但无法明显增加其控制效率.

关键词：电磁力翼型绕流流动控制控制效率

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翼型绕流电磁控制的实验和数值研究

物理学报 2008年第2期57卷 648-653页

作者：陈耀慧范宝春陈志华周本谋南京理工大学瞬态物理实验室南京210094

分布在弱电介质溶液中的电磁力(Lorentz力),可以有效地控制边界层的流动.利用以转动水槽为主的实验系统和基于双时间步Roe格式的数值方法,对翼型绕流的电磁控制进行了实验和数值研究.结果表明,对于一定攻角的翼型,电磁力可以控制其绕流... 详细信息

分布在弱电介质溶液中的电磁力(Lorentz力),可以有效地控制边界层的流动.利用以转动水槽为主的实验系统和基于双时间步Roe格式的数值方法,对翼型绕流的电磁控制进行了实验和数值研究.结果表明,对于一定攻角的翼型,电磁力可以控制其绕流形态.当电磁力方向与流动方向相同时,可以抑制分离,消除涡街,其效果与减小攻角类似.当电磁力的方向与流动方向相反时,可在流场中形成大涡组成的涡街,增强流体的混合能力,其效果与增大攻角类似.

关键词：电磁力翼型绕流流体控制

槽道壁湍流的展向振荡电磁力减阻控制的PIV研究

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实验流体力学 2011年第2期25卷 68-72页

作者：陈耀慧范宝春梅栋杰南京理工大学瞬态物理国家重点实验室南京210094

壁湍流主要表现为条带和流向涡为主要特征的拟序结构和间歇性的湍流猝发事件,这些都会导致壁面阻力的增加,因此,为了实现减阻,需控制或消除壁面附近的流向涡进而抑制湍流的猝发。在该研究中,利用展向振荡电磁力对槽道湍流的近壁流向涡... 详细信息

壁湍流主要表现为条带和流向涡为主要特征的拟序结构和间歇性的湍流猝发事件,这些都会导致壁面阻力的增加,因此,为了实现减阻,需控制或消除壁面附近的流向涡进而抑制湍流的猝发。在该研究中,利用展向振荡电磁力对槽道湍流的近壁流向涡进行控制,以达到减阻的目的;并利用PIV测试系统对其进行了实验研究,讨论了这种电磁力的减阻效果及其减阻机理。结果表明:展向振荡电磁力具有减小壁面阻力的功能,其减阻机理为展向振荡的电磁力可以使条带倾斜,在流场中产生附加的负展向涡,导致近壁区域平均流向速度梯度的减小,因此,壁面阻力减小。

关键词：电磁力近壁湍流结构流动控制 PIV

基于DES方法的高超声速激波/边界层干扰的双微楔控制数值研究

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航空学报 2016年第6期37卷 1771-1780页

作者：董祥瑞陈耀慧董刚刘怡昕南京理工大学瞬态物理重点实验室南京210094

高超声速飞行器在流场中通常会伴随激波/边界层干扰(SWBLI),其引发的流动分离将导致进气道性能下降。采用湍流离散涡模拟(DES)方法、结合有限体积离散方法与自适应网格加密(AMR)技术对来流马赫数为7.0的流场中SWBLI诱导的流动分离进行... 详细信息

高超声速飞行器在流场中通常会伴随激波/边界层干扰(SWBLI),其引发的流动分离将导致进气道性能下降。采用湍流离散涡模拟(DES)方法、结合有限体积离散方法与自适应网格加密(AMR)技术对来流马赫数为7.0的流场中SWBLI诱导的流动分离进行数值模拟,并分别采用单、双微楔对其进行控制。针对流场结构、近壁面流向速度、压力梯度及总压损失等参数,分析讨论了不同双微楔流向安装位置对SWBLI的控制效果。研究结果表明:双微楔产生的流向涡对与涡对之间的相互诱导促进了各自流向涡对之间的卷吸作用,使得双微楔对分离气泡的消除效果优于单只微楔;流动总压损失系数随着微楔后缘与分离气泡中心的距离的减小呈先减小后增加的趋势;综合讨论流向涡强度与形状阻力的影响,得到了双微楔最佳流向安装位置。

关键词：高超声速激波/边界层干扰分离气泡双微楔流向涡

Lorentz力的大小和作用位置对翼型绕流及升力和阻力的影响

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空气动力学学报 2010年第3期28卷 345-352页

作者：陈耀慧张辉范宝春李鸿志南京理工大学瞬态物理实验室南京210094

分布在弱电介质溶液中的电磁力(Lorentz力),可以有效地控制边界层的流动,且Lorentz力的大小、方向以及作用位置可根据实际需要来调整。在转动水槽中,通过示踪粒子流场显示以及升力和阻力的测试,对Lorentz力对翼型绕流以及升力和阻力的... 详细信息

分布在弱电介质溶液中的电磁力(Lorentz力),可以有效地控制边界层的流动,且Lorentz力的大小、方向以及作用位置可根据实际需要来调整。在转动水槽中,通过示踪粒子流场显示以及升力和阻力的测试,对Lorentz力对翼型绕流以及升力和阻力的影响进行了实验研究,并利用拟压缩方法数值求解贴体坐标中的控制方程,对实验中的相应问题进行数值研究。基于实验和计算结果,对电磁力控制时的Lorentz力的大小以及作用位置对翼型绕流和升、阻力的影响及其内在原因进行了讨论。

关键词：电磁力翼型绕流流体控制

高超声速激波/边界层干扰及MVG阵列流动控制研究

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工程力学 2016年第7期33卷 23-30页

作者：董祥瑞陈耀慧董刚刘怡昕南京理工大学瞬态物理重点实验室南京210094

高超声速飞行器流场中通常会伴随激波/边界层干扰(SWBLI),其引发的流动分离将导致进气道性能下降。该文采用湍流分离涡(DES)方法、结合有限体积离散方法对来流马赫数为7流场中SWBLI诱导的分离气泡进行数值研究,模拟结果清晰地显示了分... 详细信息

高超声速飞行器流场中通常会伴随激波/边界层干扰(SWBLI),其引发的流动分离将导致进气道性能下降。该文采用湍流分离涡(DES)方法、结合有限体积离散方法对来流马赫数为7流场中SWBLI诱导的分离气泡进行数值研究,模拟结果清晰地显示了分离气泡从产生到充分发展的具体过程,揭示了分离气泡的产生机理。利用微型涡流发生器(MVG)阵列对其进行控制,讨论了流场结构、壁面静压力、壁面剪切力及总压损失等参数变化对SWBLI控制效果的影响。结果表明:MVG阵列可显著改变高超声速流体边界层,使得分离气泡尺寸减小,分离激波强度减弱,分离气泡内及其下游流体的流向速度梯度增加,总压损失降低可达1.9%。

关键词：激波/边界层干扰微型涡流发生器阵列流动分离边界层控制流向涡高超声速

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槽道湍流展向振荡电磁力控制的实验研究

物理学报 2010年第12期59卷 8335-8342页

作者：梅栋杰范宝春陈耀慧叶经方南京理工大学瞬态物理重点实验室南京210094

对槽道湍流的展向振荡电磁力控制进行了实验研究,讨论了展向振荡电磁力对宏观流场、近壁湍流结构以及壁面阻力的影响.采用谱方法进行了数值模拟的对比.数值模拟和实验结果均表明展向振荡电磁力能够使近壁区域的宏观流场产生周期性振荡,... 详细信息

对槽道湍流的展向振荡电磁力控制进行了实验研究,讨论了展向振荡电磁力对宏观流场、近壁湍流结构以及壁面阻力的影响.采用谱方法进行了数值模拟的对比.数值模拟和实验结果均表明展向振荡电磁力能够使近壁区域的宏观流场产生周期性振荡,并影响壁湍流的条带结构,使其在展向上发生倾斜,从而使壁面阻力减小.

关键词：湍流展向振荡电磁力减阻近壁湍流结构

基于双微楔的高超声速激波与边界层干扰控制研究

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兵工学报 2016年第9期37卷 1624-1632页

作者：董祥瑞陈耀慧董刚刘怡昕南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京290014

高超声速飞行器在流场中通常会伴随激波与边界层干扰(SWBLI),其引发的流动分离将导致进气道性能下降。采用分离涡模型结合有限体积离散方法、自适应网格加密技术,对来流马赫数为7.0流场中SWBLI诱导的流动分离进行数值模拟,并基于边界层... 详细信息

高超声速飞行器在流场中通常会伴随激波与边界层干扰(SWBLI),其引发的流动分离将导致进气道性能下降。采用分离涡模型结合有限体积离散方法、自适应网格加密技术,对来流马赫数为7.0流场中SWBLI诱导的流动分离进行数值模拟,并基于边界层流向速度、压力梯度、形状因子、总压损失等参数讨论了不同微楔高度的控制效果,分析双微楔的控制机理。研究结果表明:双微楔产生的两对流向涡对之间的相互诱导促进了各自流向涡对之间的卷吸作用,使得双微楔对分离气泡的消除效果优于单只微楔;流动总压损失系数随着微楔阵列高度的增加呈先减小、后增加的趋势;综合讨论流向涡强度与形状阻力的影响,高度为35%分离气泡厚度的双微楔控制效果最好,分离气泡局部可减小至回流消失,边界层形状因子峰值降低86%,总压损失降低1.9%.

关键词：流体力学高超声速激波与边界层干扰微楔涡流发生器流动分离控制流向涡