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微型扑翼飞行器扑翼/尾翼气动干扰的数值研究

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航空动力学报 2015年第2期30卷 257-264页

作者：王掩刚陈为雄邓双厚赵旭民西北工业大学动力与能源学院西安710072 代尔夫特理工大学航空工程学院

以二维刚性约束条件下的微型扑翼飞行器模型为研究对象,在动网格技术基础上,应用非定常数值分析手段对比分析了单翼/纵列翼布局的气动性能,深入研究了纵列翼缩减频率、扑翼—尾翼无量纲水平间距、来流攻角对其气动性能的影响.结果表明：... 详细信息

以二维刚性约束条件下的微型扑翼飞行器模型为研究对象,在动网格技术基础上,应用非定常数值分析手段对比分析了单翼/纵列翼布局的气动性能,深入研究了纵列翼缩减频率、扑翼—尾翼无量纲水平间距、来流攻角对其气动性能的影响.结果表明：1纵列翼尾翼对扑翼产生正效应干扰,相对于单翼布局,扑翼—尾翼无量纲水平间距为0.5倍翼型弦长时的纵列翼布局的推力系数和推进效率分别增加28.7%和5.7%;2缩减频率是影响推力的关键参数,随着缩减频率的增加,脱落涡的强度增加,推力系数增大.对于单翼、纵列翼两种布局模式,当缩减频率在1.0附近时推进效率达到最优;3对于纵列翼布局,在扑翼—尾翼无量纲水平间距为1.1倍翼型弦长时推进效率达到峰值;4在0°-20°来流攻角变化范围内,随着来流攻角的增加,升力系数增加,推力系数减小,当来流攻角大于9°时,两种布局的推力均为负值.

关键词：扑翼/尾翼气动干扰微型扑翼飞行器缩减频率无量纲水平间距来流攻角

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安装角对压气机叶栅气动噪声特性的影响

航空学报 2012年第4期33卷 588-596页

作者：杨燕丽杨爱玲董锐陈二云戴韧上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

基于大涡模拟(LES)和边界元方法对轴流压气机叶栅湍流流场以及流场诱导的噪声进行计算,在不同叶栅安装角下研究来流攻角和来流雷诺数对叶栅气动噪声产生、辐射的影响。研究表明:来流雷诺数不变时,同一安装角下,随着来流攻角从-5°～20... 详细信息

基于大涡模拟(LES)和边界元方法对轴流压气机叶栅湍流流场以及流场诱导的噪声进行计算,在不同叶栅安装角下研究来流攻角和来流雷诺数对叶栅气动噪声产生、辐射的影响。研究表明:来流雷诺数不变时,同一安装角下,随着来流攻角从-5°～20°变化,叶栅监测曲线上的声压级先减小后增大,在0°来流攻角下声压级达到最小。安装角为45°时,外场总声压级随来流攻角的分布与30°安装角变化趋势相近。但安装角为60°时,总声压级的变化则明显变缓。在0°来流攻角下,总声压级比安装角为30°和45°时增加了近6dB,但在其他正来流攻角下,变化并不明显。叶栅的最小声压值出现在弦线方向附近,安装角改变时,最小声压级出现的位置也不同。安装角不变,随着来流雷诺数的增大,叶栅表面的分离减小,损失降低。但叶栅表面的压力脉动随着来流雷诺数的增大而增大,使外场辐射噪声增加。

关键词：压气机叶栅安装角来流攻角来流雷诺数大涡模拟气动噪声

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高超声速飞行器前缘主动冷却影响因素

航空学报 2022年第12期43卷 1-11页

作者：罗世彬庙智超宋佳文中南大学航空航天学院长沙410083

主动冷却技术是目前高超声速飞行器发展的重点方向,对不同的主动冷却方式进行组合可实现优势互补,能为承受热流密度极高的飞行器前缘提供有效的热防护。以高超声速飞行器前缘气膜-发散组合冷却结构为研究对象,建立CFD数值计算模型,研究... 详细信息

主动冷却技术是目前高超声速飞行器发展的重点方向,对不同的主动冷却方式进行组合可实现优势互补,能为承受热流密度极高的飞行器前缘提供有效的热防护。以高超声速飞行器前缘气膜-发散组合冷却结构为研究对象,建立CFD数值计算模型,研究来流攻角为0°、4°和12°时对组合冷却效果的影响,对不同前缘上楔角构型的组合冷却效果进行分析。结果表明,攻角的出现使前缘模型上下半段的温差增大,上下壁面的温差最高可达639.2 K,攻角的改变通过影响外壁面压力的分布来影响结构中冷却剂的流量分配。增大前缘上楔角会使冷却剂向多孔介质下游输运的距离减小,外壁面温度与上楔角之间呈现近似线性增长的趋势。

关键词：高超声速飞行器气膜冷却发散冷却来流攻角前缘楔角

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自由液面对艇后螺旋桨性能的影响研究

力学学报 2021年第9期53卷 2501-2514页

作者：李鹏王超韩阳郐云飞王世民哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

靠近自由液面航行的潜艇,自身绕流特性较其在深水区域会有所改变,从而影响艇后螺旋桨的性能表现,进而增加潜艇安全航行的风险.为了探究自由液面存在对艇后螺旋桨性能的影响,本文利用URANS方程耦合k-ω湍流模型,基于Star CCM+求解器对潜... 详细信息

靠近自由液面航行的潜艇,自身绕流特性较其在深水区域会有所改变,从而影响艇后螺旋桨的性能表现,进而增加潜艇安全航行的风险.为了探究自由液面存在对艇后螺旋桨性能的影响,本文利用URANS方程耦合k-ω湍流模型,基于Star CCM+求解器对潜艇自航模(Sub-off+E1619桨)在近自由液面航行时的性能进行数值仿真计算.首先,通过对比可获取的实验数据,数据包括无限潜深下全附体艇体阻力实验数据、多潜深条件下旋转体阻力实验数据和螺旋桨敞水实验数据,验证数值模拟方法的正确性;接着,基于3套不同密度的网格开展网格收敛性分析,确保数值模拟的准确性;最后,对2个潜深、3个航速下潜艇自航模的性能进行仿真计算,分析自由液面对自航模螺旋桨性能的影响.结果表明,自由液面的存在首先会增加潜艇自航模自航点对应的螺旋桨转速;另外,自由液面的兴波和艇体壁面形成的类喷嘴流动与转速变化有关,类喷嘴流动和桨的抽吸作用共同改变桨叶剖面的迎流攻角,使得桨叶靠近或远离自由液面会显著改变螺旋桨的载荷.

关键词：潜艇自航模自由液面表面兴波来流攻角

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双级对转压气机多工况数值分析研究

西北工业大学学报 2008年第5期26卷 535-539页

作者：王掩刚贾瑞琦牛楠刘波西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

以某双级对转压气机为研究对象,应用数值模拟方法获取不同转速、近喘振点内部流场细微结构,分析了不同工况上下游转子叶片表面流谱特点以及对转、逆压环境中上下游流场相互制约关系,为进一步优化设计对转压气机叶片提供依据。计算结果表... 详细信息

以某双级对转压气机为研究对象,应用数值模拟方法获取不同转速、近喘振点内部流场细微结构,分析了不同工况上下游转子叶片表面流谱特点以及对转、逆压环境中上下游流场相互制约关系,为进一步优化设计对转压气机叶片提供依据。计算结果表明:该对转压气机在多种工况下两排转子来流攻角、落后角都较大,根部和尖部都有较强的分离流动;一级转子叶片表面分离线上游流动速度径向分量较大,可能导致该级转子尖部截面流动分离提前发生;下游转子对上游转子叶片尾迹的反向切割使得其不能按照自身发展规律向下游发展,一方面诱导了上游叶片尾缘附近流动分离,另一方面,对下游叶片来流攻角也产生一定的影响,导致下游转子叶片来流攻角进一步增大,从而加剧了二级转子的分离。

关键词：流谱对转压气机来流攻角分离

一种鲁棒的数据驱动不确定性量化方法及在压气机叶栅中的应用

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航空学报 2023年第17期44卷 122-134页

作者：王浩浩高丽敏杨光吴宝海西北工业大学动力与能源学院西安710072 西北工业大学翼型、叶栅国家级重点实验室西安710072 西北工业大学机电学院西安710072

发展了一种基于预处理矩阵的数据驱动不确定性量化算法,以解决实际工程中面临的实测数据稀缺及分布形式复杂的不确定性量化问题。通过鲁棒性分析、正交基函数的重构、非线性测试函数验证了所发展方法的有效性和精度。基于实测的叶片前... 详细信息

发展了一种基于预处理矩阵的数据驱动不确定性量化算法,以解决实际工程中面临的实测数据稀缺及分布形式复杂的不确定性量化问题。通过鲁棒性分析、正交基函数的重构、非线性测试函数验证了所发展方法的有效性和精度。基于实测的叶片前缘半径和来流攻角随机波动数据,以某高亚声速压气机叶栅为研究对象,采用自主发展的不确定性量化方法定量评估了不确定性因素对叶栅气动性能的影响。结果表明:在设计攻角和大攻角下叶栅真实的总压损失系数高于名义值的概率分别为83.6%和69.9%;大攻角工况下叶栅总压损失的分散度约是设计工况下的2.4倍;前缘半径耦合来流攻角的不确定性引起前缘绕流发生较大波动,是导致叶栅总体性能退化及性能分散的主要原因。

关键词：数据驱动不确定性量化压气机前缘半径来流攻角气动性能

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振荡流下带圆角单柱体绕流特性数值研究

水动力学研究与进展（A辑） 2020年第6期35卷 781-790页

作者：涂佳黄文广龙王程吴苏莉梁经群湘潭大学土木工程与力学学院湖南湘潭411105

为研究带圆角柱体在非均匀流场中的水动力特性,基于流体动力学计算软件Fluent,运用层流模型对振荡流(Re=160,KC=7)下带圆角单柱体的绕流问题进行二维数值模拟研究,分析来流攻角和圆角半径两个参数对柱体尾涡结构和流体力系数的影响,并... 详细信息

为研究带圆角柱体在非均匀流场中的水动力特性,基于流体动力学计算软件Fluent,运用层流模型对振荡流(Re=160,KC=7)下带圆角单柱体的绕流问题进行二维数值模拟研究,分析来流攻角和圆角半径两个参数对柱体尾涡结构和流体力系数的影响,并揭示其流体运动机理。研究发现:来流攻角和圆角半径的变化均会对柱体结构的流场特性和流场力系数影响显著;同时,不同来流攻角下,圆角半径的影响程度会发生改变。当α=0°与R+≤0.2时,升力系数时程曲线呈现拍频现象,且其FFT谱会存在主次频;此外,当来流攻角增大时,升力系数的脉动性会增强。当α≤22.5°时,惯性力系数起主导作用,而当α>22.5°时,拖曳力系数起主导作用。

关键词：振荡流来流攻角圆角半径流场特性流体力系数

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正方形排列四圆柱体绕流特性及互扰效应研究

应用力学学报 2020年第1期37卷 32-40,I0003页

作者：涂佳黄唐彪曹波王程梁经群湘潭大学土木工程与力学学院湘潭411105 岩土力学与工程安全湖南省重点实验室湘潭 411105 中车株洲电力机车有限公司株洲412000

基于计算流体动力学理论,运用大涡模拟方法对雷诺数Re=3900三维正方形排列四圆柱体结构群的绕流问题进行数值计算,主要分析来流攻角与间距比两个参数对四圆柱体结构群流体参数及流场模态的影响。结果表明:来流攻角与间距比均对四圆柱体... 详细信息

基于计算流体动力学理论,运用大涡模拟方法对雷诺数Re=3900三维正方形排列四圆柱体结构群的绕流问题进行数值计算,主要分析来流攻角与间距比两个参数对四圆柱体结构群流体参数及流场模态的影响。结果表明:来流攻角与间距比均对四圆柱体结构群绕流特性有较强的影响;来流攻角θ=0°、22.5°、45°下,临界间距比分别为3.5、4.0、3.0;间距比的变化会导致下游圆柱表面压力系数分布发生改变;另一方面,间距比较小时,四圆柱体结构之间的互扰作用均以临近效应为主;随间距比增大,上游圆柱尾流对下游圆柱有显著影响,其互扰作用会转变尾激效应。

关键词：四圆柱体来流攻角间距比流体力系数互扰效应

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六附属旋转小圆柱对主圆柱绕流特性的影响

水动力学研究与进展（A辑） 2021年第3期36卷 323-330页

作者：涂佳黄肖毅凡黄林茜曹波吴苏莉湘潭大学土木工程与力学学院湘潭411105 湖南建工集团有限公司长沙410000 中车株洲电力机车有限公司株洲412000

基于计算流体动力学方法,对雷诺数Re=200条件下,六附属旋转小圆柱与主圆柱体二维绕流进行了数值模拟。考虑来流攻角(θ=0°-60°)与附属圆柱旋转速率(α=0.0-2.0)两个关键参数对主圆柱体流体力系数,以及流场特性的影响,最后分析了附属... 详细信息

基于计算流体动力学方法,对雷诺数Re=200条件下,六附属旋转小圆柱与主圆柱体二维绕流进行了数值模拟。考虑来流攻角(θ=0°-60°)与附属圆柱旋转速率(α=0.0-2.0)两个关键参数对主圆柱体流体力系数,以及流场特性的影响,最后分析了附属圆柱临界转速与来流攻角之间的变化。结果表明:来流攻角和附属圆柱旋转速率的变化对主圆柱体流体力系数、流场流动模态及其互扰效应的影响较大。随来流攻角的变化,主圆柱周围的流场流动模态会发生显著变化,静止与低速旋转状态下(α=0.0-1.0),主圆柱尾流形态呈多样性;而在高速旋转状态下(α=1.0-2.0),主圆柱尾流形态较为单一。此外,附属圆柱临界转速随来流攻角的增大呈现先增大后减小的变化趋势。

关键词：附属旋转圆柱旋转速率来流攻角流场特性流体力系数