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超声速单边扩张燃烧室分离区振荡现象及其解耦分析

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推进技术 2018年第10期39卷 2381-2393页

作者：高天运梁剑寒孙明波国防科学技术大学高超声速冲压发动机技术重点实验室湖南长沙410073

为了揭示超声速燃烧中非定常现象的主导机制,通过解耦分析系统研究了单边扩张燃烧室中一种以分离区不稳定为特征的非稳态燃烧。采用控制变量的方法,对Ma=6条件(隔离段来流马赫数3.46,总温1430K)下燃烧不稳定的可能影响因素进行了解耦分... 详细信息

为了揭示超声速燃烧中非定常现象的主导机制,通过解耦分析系统研究了单边扩张燃烧室中一种以分离区不稳定为特征的非稳态燃烧。采用控制变量的方法,对Ma=6条件(隔离段来流马赫数3.46,总温1430K)下燃烧不稳定的可能影响因素进行了解耦分析,并对典型工况在直连式实验台上开展了验证。研究表明,火焰不是本文中燃烧不稳定现象的主要影响因素,释热形成的反压才是该现象的主因。低当量比工况下反压较小,流场的非稳态机制由射流和凹腔共同主导;中高当量比工况下反压较大,非稳态机制由反压主导。射流与凹腔相互作用能形成周期性极强的非稳态过程,其压力振荡频率约为200Hz。在较高反压的驱动下,超声速燃烧室内会发生复杂的非定常现象,具体表现为激波串轴向大幅振荡,并伴有非对称分离区的间歇性切换。由反压主导的流场振荡周期性不强、频率以中低频为主(100～500Hz)。非稳态过程可能源于激波边界层干扰中的低频不稳定性,其被燃烧释热所形成的分离区放大,在下游反压的影响下形成了流场中复杂的非定常过程。

关键词：超声速燃烧反压分离区激波边界层干扰解耦分析

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明渠交汇口水流分离区研究

水科学进展 2005年第1期16卷 7-12页

作者：茅泽育赵升伟罗昇张磊清华大学水利水电工程系北京100084

支流汇入主流后,在明渠交汇口下游附近形成分离区,造成过流断面束窄。采用水力学基本理论及试验手段,对等宽明渠交汇口水流分离区的形状及尺寸进行了理论分析和试验研究,提出了分离区收缩系数及能量损失系数的理论表达式并与试验结果进... 详细信息

支流汇入主流后,在明渠交汇口下游附近形成分离区,造成过流断面束窄。采用水力学基本理论及试验手段,对等宽明渠交汇口水流分离区的形状及尺寸进行了理论分析和试验研究,提出了分离区收缩系数及能量损失系数的理论表达式并与试验结果进行了比较。研究结果表明,随交汇角或主支流流量相对大小不同,分离区尺寸发生变化;对于给定交汇口几何形状及尺寸,分离区形状基本保持不变,但分离区尺寸随流量比变化并具有较好的相关关系,并随交汇角增大呈有规律增加。

关键词：明渠交汇口水流分离区收缩系数能量损失

激波矢量控制喷管落压比影响矢量性能及分离区控制数值模拟

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航空动力学报 2015年第3期30卷 526-536页

作者：王猛杰额日其太王强吴盟北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 中国航空工业集团公司成都发动机(集团)有限公司成都610503

激波矢量控制喷管矢量角随落压比(NPR)的增大而下降的现象已被许多研究所证实.对NPR影响矢量角机理及基于多缝腔体和多缝辅助注气方法的分离区控制研究,目标是寻求大NPR条件下矢量性能提高的方法.研究表明:NPR影响矢量角的机理主要由于... 详细信息

激波矢量控制喷管矢量角随落压比(NPR)的增大而下降的现象已被许多研究所证实.对NPR影响矢量角机理及基于多缝腔体和多缝辅助注气方法的分离区控制研究,目标是寻求大NPR条件下矢量性能提高的方法.研究表明:NPR影响矢量角的机理主要由于次流下游近壁面分离区由小NPR时的开放型变为大NPR时的封闭型,从而导致由于壁面压差力产生的矢量力减小所致.多缝辅助注气方法可以有效控制分离区在大NPR时保持开放,注气压力为环境压力时可以在不从系统额外引气的条件下提高矢量性能.

关键词：激波矢量控制矢量角落压比多缝辅助注气分离区

明渠交汇口分离区三维几何特性的大涡模拟研究

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应用力学学报 2021年第1期38卷 409-417页

作者：胥宗强魏炳乾薛博升魏书琦杨泓刘小华西安理工大学省部共建西北旱区生态水利工程国家重点实验室西安710048 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室成都610065 河北农业大学城乡建设学院保定071001

为更准确地把握交汇角对分离区三维几何特性的影响,建立了不同角度的交汇水槽模型并进行数值模拟。采用大涡模拟(LES)方法求解交汇区的湍流流场,并基于平衡层模型的Werner壁面函数法处理近壁区流场。模拟所得垂向流速分布及分离区尺寸... 详细信息

为更准确地把握交汇角对分离区三维几何特性的影响,建立了不同角度的交汇水槽模型并进行数值模拟。采用大涡模拟(LES)方法求解交汇区的湍流流场,并基于平衡层模型的Werner壁面函数法处理近壁区流场。模拟所得垂向流速分布及分离区尺寸等结果与实测资料吻合程度较高。以90°交汇水槽为例较详尽地分析了分离区的三维几何特性,并从流场结构角度对其形成机理进行了剖析。随后聚焦于不同交汇角度下分离区的三维几何特性,给出了交汇角对不同水深层面分离区各几何参数的影响。研究结果显示:交汇口的分离区三维几何特性与流场结构有较强的关联性,分离区宽度沿水深的分布规律是分离区内外的流向涡及与之伴随的象限事件作用的结果。随着交汇角的增大,各水深层面的分离区长度基本呈增大趋势;当交汇角达到105°时,各水深层面分离区长度达到最大值,其原因是受干流顶冲作用,支流的实际入流角将小于交汇角,当交汇角为90°时,支流入汇对分离区长度的影响达到最大;随着交汇角的增大,各水深层面的分离区宽度总体呈增大趋势,显示出与90°交汇水槽相似的分布特性;随着交汇角的增大,各水深层面的分离区对称系数逐渐减小,这是分离区附近水平绕流涡的三维取向和分离区的长度变化共同作用的结果。

关键词：交汇口大涡模拟分离区流体结构几何参数

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超声速扩张流道内分离区不稳定问题研究

超声速扩张流道内分离区不稳定问题研究

作者：高天运国防科学技术大学

学位级别：硕士

在模拟飞行Ma6的来流条件下,本文对于超声速单边扩张燃烧室中的一种典型燃烧不稳定现象进行了系统分析,通过控制变量的研究方法剥离了其次要影响因素,对分离区的非对称发展及不稳定性开展了深入研究。以乙烯为工质的并联凹腔单边扩张燃... 详细信息

在模拟飞行Ma6的来流条件下,本文对于超声速单边扩张燃烧室中的一种典型燃烧不稳定现象进行了系统分析,通过控制变量的研究方法剥离了其次要影响因素,对分离区的非对称发展及不稳定性开展了深入研究。以乙烯为工质的并联凹腔单边扩张燃烧室在不同的燃料当量比下呈现出多种燃烧模态:当量比较低时呈主流为超声速的对称燃烧模态;当量比较高时呈主流为亚声速的非对称燃烧模态,扩张壁面为射流尾迹稳焰模式、等直壁面为剪切层稳焰模式;而当量比处于中间范围时呈现间歇性燃烧震荡,激波串轴向大幅运动,分离区与火焰在两侧壁面来回切换。分析表明,火焰对本现象基本没有影响,射流与凹腔共同主导低当量比下对称燃烧工况的规律性震荡,中高当量比下的燃烧不稳定现象由燃烧放热引起的反压主导。射流与凹腔耦合形成的不稳定性在反压较低时使流场呈现规律性震荡,压力震荡主频为200Hz。单边扩张燃烧室在低反压的作用下流动呈对称分离、流场为准稳态;在高反压的作用下流动呈非对称分离、流场具有明显的非定常效应;在中等反压的作用下流动的非定常效应达到最大。非定常流场的静压震荡呈现出宽广的中低频特征,峰值频率出现在100-500Hz之间,没有明显的主频且1000Hz以上的分量可以忽略。分离区发生切换的前提是激波串处于轴向后极限位置,该现象的发生可能与燃烧室的分段膨胀构型有关。扩张流道内当反压处于阈值以下时,分离区为对称结构;当反压超过阈值时,分离区会发展为显著非对称结构;反压在阈值附近时分离区会在对称与非对称两种形态间来回转换。分离区的非对称发展与康达效应有关,单边扩张流道以扩张壁面大分离工况为主,而双边扩张流道两侧壁面大分离区的出现具有随机性。边界层厚度的增加能够促进分离区的发展,而非对称的反压则能够抑制分离区的发展和激波前推。当超声速气流经过扩张拐角时,边界层会明显增厚,因此单边扩张流道的扩张壁面侧分离区更容易发展,在高反压下总是呈现扩张壁面大分离。分离区的低频不稳定性可能源于激波边界层干扰中的低频不稳定性。该不稳定性被大尺度分离区放大,在反压的作用下呈现出频率较低、激波脚轴向运动范围较大的低频不稳定现象。扩张流道内当反压处于阈值附近时可能出现对称结构分离区的大尺度震荡,该震荡存在2000Hz的主频、动态特性显著区别于其他非稳态过程,可能由不同的机制主导。

关键词：分离区反压超声速气流扩张流道低频不稳定性激波边界层干扰

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分离区多孔介质控制的圆柱气动噪声试验研究

分离区多孔介质控制的圆柱气动噪声试验研究

中国力学大会（CCTAM2019）

作者：陈羽杨志刚王毅刚同济大学上海地面交通工具风洞中心同济大学上海地面交通工具空气动力学与热力学重点实验室中国商飞北京民用飞机技术研究中心

为了降低圆柱绕流的气动噪声,通过声学风洞试验的方法,研究了Re=2.2～3.3×10范围内,L/D=18圆柱在分离区多孔介质被动控制下的气动噪声。本文采用自由场传声器、表面传声器,测量了光滑圆柱,以及分离区70°～110°、250°～290°范围,PPI... 详细信息

为了降低圆柱绕流的气动噪声,通过声学风洞试验的方法,研究了Re=2.2～3.3×10范围内,L/D=18圆柱在分离区多孔介质被动控制下的气动噪声。本文采用自由场传声器、表面传声器,测量了光滑圆柱,以及分离区70°～110°、250°～290°范围,PPI=10,h/D=0.1的多孔介质被动控制下圆柱的远场噪声、指向特性、介质层内近场噪声和多孔介质自噪声随雷诺数的变化规律。试验结果表明:光滑圆柱峰值噪声能量在Re=3.0×10时达到最大值,St数在0.178～0.188之间。分离区多孔介质控制具有良好的降噪效果,影响远场全频段噪声能量分布,且在f>8.6kHz存在宽频的介质自噪声。被动控制下远场噪声仍存在峰值,峰值能量近似随速度的6次方增加。随雷诺数增加远场峰值能量分别减小18.8dB、15.1dB、16.2dB、11.3dB、8.2dB,同时St分离区多孔介质控制在圆柱分离区引入高频扰动,使得圆柱远场噪声减小。

关键词：圆柱气动噪声控制多孔介质分离区声学风洞试验

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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湍流边界层分离区的瞬间测量和统计描述

空气动力学学报 1983年第3期 47-54页

作者：魏庆鼎佐藤浩北京大学力学系东京大学工学部

一、前言正如大家所熟悉的,在层流边界层的情况下,只要主流是定常的,那么分离的位置就是确定的。但是湍流边界层则不同,即使主流是定常的,分离的位置也是变动的,并且不会是二维的。湍流边界层的这个性质的发现,引起了人们的兴趣和对于... 详细信息

一、前言正如大家所熟悉的,在层流边界层的情况下,只要主流是定常的,那么分离的位置就是确定的。但是湍流边界层则不同,即使主流是定常的,分离的位置也是变动的,并且不会是二维的。湍流边界层的这个性质的发现,引起了人们的兴趣和对于分离概念的

关键词：湍流边界层分离线曲面统计描述湍流附面层层流边界层分离分离区瞬间

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连铸结晶器中液位和铸坯分离区的超声检测

重型机械 1982年第3期 36-41页

作者： H.P.Hippler 马培唐

连铸结晶器中液位和铸坯分离区的检测是连铸检测技术中很棘手的问题,它对保证连铸作业的稳定性极为重要。本文所述的超声检测系统不仅能检测结晶器中的液位,还能对铸坯分离区进行检测。在板坯连铸机上所作的检测试验表明,该系统原则上... 详细信息

连铸结晶器中液位和铸坯分离区的检测是连铸检测技术中很棘手的问题,它对保证连铸作业的稳定性极为重要。本文所述的超声检测系统不仅能检测结晶器中的液位,还能对铸坯分离区进行检测。在板坯连铸机上所作的检测试验表明,该系统原则上可用于结晶器中的液位和液位变化情况的检测。不过由于浇注过程中超声发生器的温度变化以及连铸坯和结晶器内壁之间有钢渣存在,有时也会使检测结果失真。该系统还能清楚地测出更换盛钢桶时,由连铸速度的变化所引起的分离区的位移。

关键词：铸坯液位结晶器连铸设备分离区超声检测超声波监测

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弯曲血管涡旋分离区的确定

应用数学和力学 1981年第5期 495-504页

作者：吴望一温功碧北京大学力学系

弯曲血管中动脉粥状硬化和涡旋区的产生密切相关.本文在牛顿粘性不可压缩流体作定常层流运动的前提下,采用动量积分关系式方法和准常曲率的概念.对曲率小,曲率变化不太大的弯曲血管,得到了确定分离点和再附点位置的方程.据此可确定最早... 详细信息

弯曲血管中动脉粥状硬化和涡旋区的产生密切相关.本文在牛顿粘性不可压缩流体作定常层流运动的前提下,采用动量积分关系式方法和准常曲率的概念.对曲率小,曲率变化不太大的弯曲血管,得到了确定分离点和再附点位置的方程.据此可确定最早分离的地方及对应的临界雷诺数以及对不同方位角分离点和再附点依赖于雷诺数R的曲线.分析所得结果表明,分离首先发生在曲率变化最剧烈的最外侧(或最内侧),随着R数的增加分离区向主流的上下游.方位角和矢径方向延伸从而形成三维的分离泡,分离泡在三个方向上的尺寸随着R数的增加不断地扩大本文所得的结果还从理论上阐明了实验观察到的下述饶有趣味的事实:对于对称的弯曲血管,如果在上游外侧有一分离泡,则在下游内侧与其对称的地方必有另一分离泡存在.

关键词：分离泡再附点分离点方程临界雷诺数曲率分离区涡旋血管