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超声速流动中底部排气形式对减阻性能的影响

航空学报 2014年第8期35卷 2144-2155页

作者：卓长飞武晓松封锋南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为了研究超声速流动中底部排气减阻技术,采用AUSMPW+迎风格式、k-ω剪切应力输运(SST)湍流模型、8组分12反应化学动力学模型和二阶矩湍流燃烧模型求解三维带化学反应的Navier-Stokes方程。数值研究了超声速流动中底部排气流场,分析了底... 详细信息

为了研究超声速流动中底部排气减阻技术,采用AUSMPW+迎风格式、k-ω剪切应力输运(SST)湍流模型、8组分12反应化学动力学模型和二阶矩湍流燃烧模型求解三维带化学反应的Navier-Stokes方程。数值研究了超声速流动中底部排气流场,分析了底部排气形式对底部流场和减阻特性的影响规律和机理。计算结果表明:从减阻性能来看,随着排气参数的增大,采用边缘型排气得到的底压比呈增大趋势,而采用中心型排气得到的底压比呈先增大后减小的趋势;从流场结构来看,随着排气参数的增大,采用中心型排气的流场结构发生较大变化,前、后滞止点位置发生明显改变以至最后消失,初始回流区逐渐被后推以至消失,而采用边缘型排气的流场结构基本无重大变化,前滞止点位置始终不变,后滞止点位置后移,初始回流区始终存在。该文研究可为底排技术的工程应用提供参考。

关键词：超声速流动底部排气技术底部排气形式底压比减阻性能

超声速流动燃烧气体比热比的集成传感测量技术(英文)

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实验流体力学 2014年第6期28卷 73-79页

作者：王铁进陈军中国航天空气动力技术研究院北京100074 北京大学工学院力学与工程科学系湍流与复杂系统国家重点实验北京100871

介绍了为测量燃烧气体的比热比而设计的包含了皮托管和激光光束跟踪系统的集成测量系统。该系统通过测量压力比和穿过皮托管前正激波的激光折射角来获得比热比,从而免使用复杂而昂贵的光相色谱仪器。激光光束折射角通过两台CCD摄像头和... 详细信息

介绍了为测量燃烧气体的比热比而设计的包含了皮托管和激光光束跟踪系统的集成测量系统。该系统通过测量压力比和穿过皮托管前正激波的激光折射角来获得比热比,从而免使用复杂而昂贵的光相色谱仪器。激光光束折射角通过两台CCD摄像头和移动空间坐标测量系统(MScMS)来准确记录激光光束折射角。密度比通过Gladstone-Dale关系和Snell律来获得。由此,通过所获得的跨激波的压力比和密度比可以定量确定比热比。这一技术可有效降低比热比测量时间。本文对激光光束跟踪系统和皮托管所带来的不确定性进行了分析,结果表明在总温不超过1000K时系统不确定性低于5.5%。可行性分析表明该技术可以实现,但仍有部分技术问题需要在实施前解决。

关键词：比热比燃烧气体超声速流动皮托管激光

超声速流动中非线性EASM湍流模式应用研究

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计算力学学报 2018年第1期35卷 117-122页

作者：姜宝森张亮苏鹏辉李俊红中国航天空气动力技术研究院北京100074

针对超声速复杂流动区域精确模拟的需要,发展了基于k-ω可压缩修正形式的非线性显式代数雷诺应力模式(EASM),提高了该模式对超声速复杂流动的数值模拟精度。通过对二维超声速凹槽和三维双椭球的数值计算表明,与SA和SST常规线性涡黏性湍... 详细信息

针对超声速复杂流动区域精确模拟的需要,发展了基于k-ω可压缩修正形式的非线性显式代数雷诺应力模式(EASM),提高了该模式对超声速复杂流动的数值模拟精度。通过对二维超声速凹槽和三维双椭球的数值计算表明,与SA和SST常规线性涡黏性湍流模式比较,非线性的EASM模式对大分离以及剪切层流动结构的刻画能力更精细,对剪切层再附区的压力及摩擦系数分布模拟更加精确;EASM模式能够准确地模拟二次激波引起的压强和热流分布情况。

关键词：湍流模式显示代数雷诺应力模式可压缩修正超声速流动分离流动剪切层

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超声速流动中燃料混合增强方法研究进展

航空兵器 2020年第4期27卷 1-10页

作者：黄伟杜兆波国防科技大学空天科学学院高超声速冲压发动机技术重点实验室长沙410073

燃料的射流与混合是超燃冲压发动机的关键技术之一。为实现燃料的高效射流、充分掺混与稳定燃烧,学者们提出并试验了多种混合增强方法,主要分为被动混合增强方法与主动混合增强方法。本文综述了壁面横向单孔/多孔射流、微小斜坡/涡流发... 详细信息

燃料的射流与混合是超燃冲压发动机的关键技术之一。为实现燃料的高效射流、充分掺混与稳定燃烧,学者们提出并试验了多种混合增强方法,主要分为被动混合增强方法与主动混合增强方法。本文综述了壁面横向单孔/多孔射流、微小斜坡/涡流发生器、脉冲射流以及波形壁等混合增强方法的机理和研究现状,并提出了对未来的展望,尤其是针对大尺度发动机、宽速域发动机以及更高来流马赫数条件下的燃料混合增强策略。

关键词：超声速流动混合增强横向射流涡流发生器脉冲射流

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(高)超声速流动试验技术及研究进展

航空学报 2015年第1期36卷 98-119页

作者：易仕和陈植朱杨柱何霖武宇国防科学技术大学航天科学与工程学院长沙410073

近年来,与高速飞行器相关的(高)超声速流动受到了极大的关注。这类流动所具有的非定常性、强梯度和可压缩性对试验方法和风洞设计技术提出了挑战。超声速纳米示踪平面激光散射(NPLS)技术是由作者所在团队研发的非接触光学测试技术。它... 详细信息

近年来,与高速飞行器相关的(高)超声速流动受到了极大的关注。这类流动所具有的非定常性、强梯度和可压缩性对试验方法和风洞设计技术提出了挑战。超声速纳米示踪平面激光散射(NPLS)技术是由作者所在团队研发的非接触光学测试技术。它能够以较高的空间分辨率来揭示超声速三维流场的一个瞬态剖面的时间解析的流动结构。介绍了NPLS技术以及基于NPLS开发的密度场测量、雷诺应力测量和气动光学波前测量等方法,并回顾了这些技术在超声速边界层、超声速混合层、超声速压缩拐角、激波/边界层相互作用和光学头罩绕流等流动中的应用,清晰地再现了边界层、混合层、激波等典型流场结构及其时空演化特性。另外,为了模拟和研究高空大气条件下边界层自然转捩和超声速混合层的转捩特性,介绍了高超声速静风洞、超-超混合层风洞的设计技术以及层流化喷管的设计方法。

关键词：超声速流动气动光学激波边界层高超声速静风洞纳米示踪平面激光散射技术

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超临界二氧化碳超声速流动中的激波问题研究

推进技术 2023年第4期44卷 58-67页

作者：李云柱何刚赵玉新杨瑞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

对于理想气体而言,激波前后的流动参数变化受马赫数和气体比热比的影响,但对于超临界二氧化碳(S-CO_(2)),其物性规律在临界点附近变化显著,使得激波后的流动参数难以预估。本文通过推导激波关系式,并结合S-CO_(2)物性数据库,建立激波计... 详细信息

对于理想气体而言,激波前后的流动参数变化受马赫数和气体比热比的影响,但对于超临界二氧化碳(S-CO_(2)),其物性规律在临界点附近变化显著,使得激波后的流动参数难以预估。本文通过推导激波关系式,并结合S-CO_(2)物性数据库,建立激波计算的数值迭代程序,对S-CO_(2)超声速流动中的正激波和斜激波进行研究,并将理论分析结果和CFD仿真结果进行对比。结果表明:激波压缩不会造成气态CO_(2)向液态CO_(2)转变,但会使得气态或液态CO_(2)向超临界态转变;CO_(2)正激波前后压比随马赫数变化主要受来流相态影响,温度比变化则主要受来流初始参数影响;S-CO_(2)正激波波后参数在不同来流条件下的变化趋势具有相似性,当来流压力在临界压力附近时,波后流动参数变化剧烈;马赫数越高,激波出现最小熵增时对应的来流温度-压力曲线越靠近准临界线;在准临界线两侧,S-CO_(2)的斜激波脱体角度随来流压力增大分别呈现出“类气体”和“类液体”的变化特性。

关键词：超临界二氧化碳临界点超声速流动激波激波极曲线

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三维双楔面定常超声速流动研究

空气动力学学报 2012年第6期30卷 713-718页

作者：杨旸滕宏辉姜宗林中国科学院力学研究所高温气体动力学重点实验室北京100190

将三维对称双楔面上超声速流动形成的定常激波结构简化到二维截面进行分析,利用二维非定常激波楔面反射理论求解该三维激波相互作用结构,并通过求解三维Euler方程对该理论分析结果做出数值模拟验证。数值模拟结果显示,对于双楔面超声速... 详细信息

将三维对称双楔面上超声速流动形成的定常激波结构简化到二维截面进行分析,利用二维非定常激波楔面反射理论求解该三维激波相互作用结构,并通过求解三维Euler方程对该理论分析结果做出数值模拟验证。数值模拟结果显示,对于双楔面超声速流动,在一定的双楔面倾角和来流马赫数的组合下,三维空间内的定常激波在取定的二维截面上形成了二维定常激波反射中无法形成的过渡马赫反射及双马赫反射等结构。通过理论分析解释了该现象的形成原因,并分析得出了形成不同激波反射结构的楔面倾角和来流马赫数的组合范围。此外,还探讨了两楔面间夹角以及楔面前缘后掠角对该激波反射结构的影响,发现相对于适用于非定常激波楔面反射的声速准则,该问题中的规则-马赫反射转变更遵循于适用于定常激波反射的von Neumann准则。

关键词：三维双楔面超声速流动激波反射

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弯叶片对超声速流动的影响

西安交通大学学报 2016年第9期50卷 66-73页

作者：姚宏周逊王仲奇哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

针对弯叶片可以减少激波损失且作用机理不明的问题,对工业汽轮机中跨声速、超声速流动条件下弯叶栅进行了数值研究,分析了弯叶片对流场结构的影响,并为此设计了叶片弯角分别为0°、±5°、±10°、±15°、±20°、±25°的11种正、反... 详细信息

针对弯叶片可以减少激波损失且作用机理不明的问题,对工业汽轮机中跨声速、超声速流动条件下弯叶栅进行了数值研究,分析了弯叶片对流场结构的影响,并为此设计了叶片弯角分别为0°、±5°、±10°、±15°、±20°、±25°的11种正、反弯角静叶方案,弯叶片弯高为50%展向,叶根与叶顶弯角相同。研究结果表明:弯叶片改变了激波结构,这一作用在不同的超声速条件下是相同的;在压比较大、流量较小的条件下,工业汽轮机采用超声速设计是可行的。弯叶片在超声速条件下可以降低叶栅损失,且存在最优值;相对于亚声速流动,超声速动叶吸力面上的损失减小;11种方案下静叶片正弯设计对动叶压力面影响较小,静叶片反弯设计对动叶压力面与吸力面均有较大影响。该结果可为工业汽轮机超声速设计、研究提供参考。

关键词：弯叶片超声速流动气动设计工业汽轮机

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超声速流动中燃料被动混合增强技术研究进展

空天技术 2022年第4期2022卷 1-18页

作者：韩毅沈赤兵杜兆波唐浩然国防科技大学空天科学学院高超声速冲压发动机技术重点实验室

在超燃冲压发动机中，燃料的喷注和混合是组织高效燃烧的基础。被动混合增强方法作为一种有效的混合增强手段，可以增加流向涡度，产生混合所需的横向尺度，具有结构设计简单，作用方式直接等优点。综述了国内外关于燃料横向射流、对冲... 详细信息

在超燃冲压发动机中，燃料的喷注和混合是组织高效燃烧的基础。被动混合增强方法作为一种有效的混合增强手段，可以增加流向涡度，产生混合所需的横向尺度，具有结构设计简单，作用方式直接等优点。综述了国内外关于燃料横向射流、对冲射流、诱导激波干扰及气动斜坡等被动混合增强方法的研究进展。沿时间线介绍了诱导激波干扰和气动斜坡的研究过程，总结了上述方式的发展脉络，分析了各被动混合增强方法的内在需求和混合增强的作用机理，并展望了未来发展的关键技术问题。

关键词：超声速流动被动混合增强燃料射流气动斜坡入射斜激波