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剪切层形态对开式空腔气动噪声的抑制

振动与冲击 2015年第1期34卷 156-164页

作者：余培汛白俊强郭博智韩啸韩珊珊西北工业大学航空学院西安710072 中国商用飞机公司上海飞机设计研究所上海200233

如何抑制开式空腔内的气动噪声是航空研究领域的一个研究热点。采用非线性扰动方程和基于雷诺平均NS方程的湍流人工重构方法对空腔标模进行数值模拟,通过与风洞试验数据的对比,验证了该计算方法的可靠性。基于此,在空腔前缘上方采用不... 详细信息

如何抑制开式空腔内的气动噪声是航空研究领域的一个研究热点。采用非线性扰动方程和基于雷诺平均NS方程的湍流人工重构方法对空腔标模进行数值模拟,通过与风洞试验数据的对比,验证了该计算方法的可靠性。基于此,在空腔前缘上方采用不同几何形状的栅板措施,以此来改变空腔前缘的剪切层形态,对比分析其对空腔湍动能、速度型、声源、声压级分布及压力脉动频谱特性的影响,分析可得:仅改变剪切层的方向和强度并不能降低空腔中的声源强度,还需通过改变剪切层的稳定性来影响空腔中声源的分布及强弱,这样才能有效降低流激振荡效果。研究结果表明:采用被动控制措施改变剪切层形态能有效抑制空腔中的气动噪声,其具备一定的工程应用价值。

关键词：气动噪声数值模拟实验计算模型非线性扰动方程湍流人工重构剪切层

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剪切层区域旋涡空化的发生机理

清华大学学报（自然科学版） 2001年第10期41卷 62-64,89页

作者：王国玉曹树良井小萩利明清华大学热能工程系北京100084 东北大学流体科学研究所

为研究高速水流中旋涡空化的形成机理 ,用高速摄影和录像的方法观察了发生在中空射流阀内部流场的空化现象 ,采用数值模拟的方法计算了阀内部非定常粘性流场。发现流场中空化的产生与流动分离以及所伴随的剪切层区域的非定常旋涡运动有... 详细信息

为研究高速水流中旋涡空化的形成机理 ,用高速摄影和录像的方法观察了发生在中空射流阀内部流场的空化现象 ,采用数值模拟的方法计算了阀内部非定常粘性流场。发现流场中空化的产生与流动分离以及所伴随的剪切层区域的非定常旋涡运动有关。旋涡空化水流中有两种空穴 ,即空化泡与空化旋涡。在剪切层非定常旋涡从流动分离点产生的过程中 ,旋涡形成区域的压力进一步降低 ,在空化条件下产生大量的空泡 ,部分空泡被旋涡所包容。

关键词：旋涡空化数值分析高速摄影剪切层射流放水阀形成机理水力机械

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剪切层与边界层组合流动的线性不稳定性分析

航空动力学报 2016年第7期31卷 1649-1657页

作者：王一帆刘凤君朴英清华大学航天航空学院北京100084 中国航天科工集团公司北京动力机械研究所高超声速冲压发动机技术重点实验室北京100074

对不可压缩剪切层与边界层的组合流动完成了线性稳定性研究.组合流动的数学模型为Blasius边界层相似解与双曲正切函数的叠加,采用整体数值方法求解组合流动的稳定性方程,并验证了程序的准确性及网格无关性.研究给出组合流动的不稳定模... 详细信息

对不可压缩剪切层与边界层的组合流动完成了线性稳定性研究.组合流动的数学模型为Blasius边界层相似解与双曲正切函数的叠加,采用整体数值方法求解组合流动的稳定性方程,并验证了程序的准确性及网格无关性.研究给出组合流动的不稳定模态的辨识,即边界层模态和剪切层模态.在此基础上研究了剪切层对边界层模态不稳定性的影响以及壁面对剪切层模态的影响.由于剪切层的存在,使边界层模态中性曲线向左上方平移,临界雷诺数减小.此外,边界层模态不稳定性得到增强或抑制的影响,取决于扰动频率以及剪切层速度比的变化.组合流动中壁面边界层促使剪切层不稳定性减弱,主要表现在低频区域;而在高频区域,剪切层不稳定性几乎不受壁面边界层的影响.

关键词：边界层剪切层线性稳定性理论流动不稳定性整体数值方法

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剪切层形态对声波传播与声源定位的影响研究

西北工业大学学报 2019年第6期37卷 1148-1157页

作者：王李璨陈荣钱尤延铖陈正武邱若凡厦门大学航空航天学院福建厦门361102 中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室四川绵阳621000

声学风洞开口实验段的剪切层形态对气动噪声测量及声源定位有重要影响。以平行剪切层和扩张剪切层为对象研究了剪切层的厚度、扩张角、强度等因素对声波穿过剪切层传播规律以及声源定位的影响。剪切层的流场采用自相似的速度分布来构造... 详细信息

声学风洞开口实验段的剪切层形态对气动噪声测量及声源定位有重要影响。以平行剪切层和扩张剪切层为对象研究了剪切层的厚度、扩张角、强度等因素对声波穿过剪切层传播规律以及声源定位的影响。剪切层的流场采用自相似的速度分布来构造,声传播模拟采用带源项的线化欧拉方程,声源定位使用基于Amiet理论的波束成形技术。研究结果表明:采用高精度的数值方法可以很好模拟声波穿过剪切层产生的折射、反射等现象;剪切层厚度、扩张角和强度等的变化对使用简化对流波动方程预测的垂直入射区影响较小,对上/下游区域影响较大,这主要体现在剪切层的存在改变了声传播的相位;剪切层厚度、扩张角和强度的增加,造成声波穿过有/无厚度剪切层的声场差别增大、基于Amiet理论定位的声源相对实际声源的位置偏移量增大。

关键词：气动声学风洞剪切层折射声源定位

基于斜驻点模型的剪切层撞击壁面流动及传热特性

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物理学报 2020年第21期69卷 73-83页

作者：方芳鲍麟童秉纲中国科学院大学工程科学学院北京100049

高速流体以一定角度冲击壁面可以简化为斜驻点流动,包括正驻点流动分量和剪切流动分量.以往研究集中在不可压缩的斜驻点流动,本文针对高速可压缩的斜驻点流动模型,给出了新的自相似求解方案.通过与数值结果对比验证,发现该模型能很好地... 详细信息

高速流体以一定角度冲击壁面可以简化为斜驻点流动,包括正驻点流动分量和剪切流动分量.以往研究集中在不可压缩的斜驻点流动,本文针对高速可压缩的斜驻点流动模型,给出了新的自相似求解方案.通过与数值结果对比验证,发现该模型能很好地模拟高超声速再附产生的均匀剪切层撞击壁面流动.通过对比流动中能量输运项和做功项的贡献,发现斜驻点流动的剪切分量带来较强的压缩效应和耗散效应,造成流动具有显著的流向对流传热,表现为再附后近壁流体温度迅速升高,最终产生壁面上的高热流值.参数分析表明壁面热流系数与无量纲壁面温度梯度和边界层厚度相关,前者主要受斜驻点剪切分量参数控制,后者与驻点分量参数呈负相关。

关键词：斜驻点流动再附流动剪切层壁面热流

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射流剪切层及相关预混火焰的被动控制

燃烧科学与技术 2008年第5期14卷 429-435页

作者：穆克进王岳惠鑫张哲巅聂超群中国科学院工程热物理研究所北京100080 中国科学院研究生院北京100080

研究了网格湍流的被动控制方式对射流剪切层以及相关预混火焰的影响.利用热线风速仪测量冷态流场结构,结果显示,网格湍流显著减小了剪切层的湍流强度和尺度,使湍流更趋于各向同性,并增强了流场的稳定性,减弱了剪切层失稳程度,表明了网... 详细信息

研究了网格湍流的被动控制方式对射流剪切层以及相关预混火焰的影响.利用热线风速仪测量冷态流场结构,结果显示,网格湍流显著减小了剪切层的湍流强度和尺度,使湍流更趋于各向同性,并增强了流场的稳定性,减弱了剪切层失稳程度,表明了网格湍流能对剪切层中的大尺度拟序结构起到抑制和破坏作用.此外,用高频响细丝热电偶研究了网格湍流以及所引起的剪切层改变对预混火焰结构的影响,结果显示,网格湍流一方面通过改变当地射流剪切层的流动特性抑制了火焰皱褶低频运动;另一方面通过在火焰根部施加强制扰动产生皱褶从而强化燃烧,这说明网格湍流能够同时产生使剪切层中预混火焰强化和稳定两方面的效应.

关键词：被动控制网格湍流剪切层预混火焰

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位于剪切层的移测架流固耦合分析

同济大学学报（自然科学版） 2014年第6期42卷 944-948,955页

作者：李启良杨志刚王毅刚刘巧云同济大学上海地面交通工具风洞中心上海201804

基于数值计算与风洞试验相结合,研究了移测架的流动特性,验证了采用数值方法的准确性.通过分析剪切层内的移测架的受力,得知：移测架受到的总气动阻力和总气动升力随着它与喷口距离的增加而增加,其增加速度在距离为5m时达到最大.利用流... 详细信息

基于数值计算与风洞试验相结合,研究了移测架的流动特性,验证了采用数值方法的准确性.通过分析剪切层内的移测架的受力,得知：移测架受到的总气动阻力和总气动升力随着它与喷口距离的增加而增加,其增加速度在距离为5m时达到最大.利用流固耦合计算方法,了解到移测架受到的最大气动升力远大于平均气动升力,约在3倍左右.升阻力不再具有单一频率特性,而是在2～60 Hz内分布着较大的振幅.如此宽范围的频率容易引起移测架共振,从而使移测架发生强烈抖动,导致测点定位的不准确,影响到汽车风洞试验数据的准确度.

关键词：移测架剪切层气动力流固耦合

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不可压缩剪切层入口影响的实验研究

西北工业大学学报 2017年第2期35卷 197-202页

作者：杨茵陈迎春李栋西北工业大学航空学院陕西西安710072 中国商用飞机有限公司上海飞机设计研究院上海201102

为了研究不可压缩剪切层入口对混合层空间发展的影响,通过实验手段,对流场不同站位的流向速度进行测量。对比不同状态以及不同入口速度型条件下各个站位的速度型,结果显示:入口速度型对剪切层空间发展状况起决定作用,相似的入口速度型,... 详细信息

为了研究不可压缩剪切层入口对混合层空间发展的影响,通过实验手段,对流场不同站位的流向速度进行测量。对比不同状态以及不同入口速度型条件下各个站位的速度型,结果显示:入口速度型对剪切层空间发展状况起决定作用,相似的入口速度型,在剪切层充分混合之前,各个站位的速度型是相似的。入口速度型会影响混合层的充分发展状态,速度比或速度差会影响混合层中速度最小值,同时影响剪切层充分混合开始的位置。

关键词：剪切层初始条件平均速度型混合层充分发展状态

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激波和剪切层相互作用下的超音速射流

物理学报 2002年第9期51卷 1918-1922页

作者：何枫杨京龙沈孟育清华大学工程力学系北京100084

欠膨胀超音速射流处于螺旋模式下的中度欠膨胀时 ,其入射剪切层的激波具有很高强度 ,激波和剪切层发生了强烈的相互作用 ,远场辐射的拢动波出现了大间隔、交错的上下行类似螺旋锥面波形图像 ,该扰动波具有很强的向上游传播的指向性 ,导... 详细信息

欠膨胀超音速射流处于螺旋模式下的中度欠膨胀时 ,其入射剪切层的激波具有很高强度 ,激波和剪切层发生了强烈的相互作用 ,远场辐射的拢动波出现了大间隔、交错的上下行类似螺旋锥面波形图像 ,该扰动波具有很强的向上游传播的指向性 ,导致上游噪声高于垂直喷嘴方向的声压级 .而在相对压比较低的低度欠膨胀情况下 ,或高压比下的高度欠膨胀的情形 ,入射剪切层激波强度相对较弱 ,远场辐射没有大间隔。

关键词：相互作用超音速射流啸叫扰动波激波剪切层纹影技术