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旋成体高速入水可压缩性影响研究

兵工学报 2020年第4期41卷 720-729页

作者：李国良尤天庆孔德才李静周伟江中国航天空气动力技术研究院一所北京100074 北京宇航系统工程研究所北京100076

针对目前高速(≥100 m/s)跨水-气体界面多相流数值模拟中空化效应和水介质可压缩性影响等问题,建立一套高速入水数值模拟方法。以旋成体为计算模型,采用剪应力传递(SST)k-ω、标准(Standard)k-ε、重整化群(RNG)k-ε及可实现(Realizable... 详细信息

针对目前高速(≥100 m/s)跨水-气体界面多相流数值模拟中空化效应和水介质可压缩性影响等问题,建立一套高速入水数值模拟方法。以旋成体为计算模型,采用剪应力传递(SST)k-ω、标准(Standard)k-ε、重整化群(RNG)k-ε及可实现(Realizable)k-ε4种湍流模型进行数值模拟,得到速度衰减与入水深度随时间变化的结果及入水1 ms时的空泡形态,并与理论解比较。基于SST k-ω湍流模型与文献[15,17]实验开展对比研究,选取入水速度50 m/s、100 m/s、200 m/s、400 m/s、800 m/s进行计算。研究结果表明:采用SST k-ω湍流模型的数值模拟结果与理论解一致性最好,入水速度衰减、空泡发展与实验结果基本一致,证明该方法的有效性;在入水速度≤100 m/s时,液体可压缩性对入水冲击载荷基本没有影响;在入水速度≥200 m/s时,随着入水速度增加,液体可压缩性对入水冲击载荷影响越大,会弱化入水冲击载荷及延缓最大载荷出现的时间;在考虑液体可压缩性时,空泡形态有收缩现象;入水速度越大,入水过程速度衰减越快,加速度值在入水初期较大;在计算模型周围被超空泡包裹的航行阶段,随着入水深度增加,加速度逐渐减小,加速度的变化逐渐平缓。

关键词：旋成体高速入水空化流可压缩液体

旋成体滚转过程中Bistable流场的数值模拟与实验

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清华大学学报（自然科学版） 2005年第8期45卷 1079-1082页

作者：王刚梁新刚清华大学航天航空学院北京100084

通过风洞测压与数值模拟研究了旋成体滚转过程。结果表明,侧向力的滚转角效应与模型加工精度有关;位于模型头部尖端一定量级的微扰动不仅能触发非对称,而且促使流场呈现Bistable状态。然而法向力无明显的滚转角效应。研究流场表明Bista... 详细信息

通过风洞测压与数值模拟研究了旋成体滚转过程。结果表明,侧向力的滚转角效应与模型加工精度有关;位于模型头部尖端一定量级的微扰动不仅能触发非对称,而且促使流场呈现Bistable状态。然而法向力无明显的滚转角效应。研究流场表明Bistable的左右两类涡系在结构上无明显差异,也并非完全的镜像状态。通过控制微扰动的周向位置可以获得期望的非对称多重涡流场。涡系诱导作用增强,对侧向力和法向力都有增值。

关键词：导弹空气动力学旋成体大攻角 bistable流场流动控制

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旋成体跨音速脉动压力环境分析与预测

国防科技大学学报 2004年第1期26卷 17-20页

作者：龙万花陈伟芳宋松和国防科技大学理学院湖南长沙410073 国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

脉动压力是进行结构响应分析和力学环境研究的重要依据。利用平均流场的数值模拟方法与基于实验的工程预测模型相结合的技术途径,对跨音速下旋成体的表面脉动压力环境进行了分析与预测,给出了旋成体在不同攻角、不同马赫数条件下表面脉... 详细信息

脉动压力是进行结构响应分析和力学环境研究的重要依据。利用平均流场的数值模拟方法与基于实验的工程预测模型相结合的技术途径,对跨音速下旋成体的表面脉动压力环境进行了分析与预测,给出了旋成体在不同攻角、不同马赫数条件下表面脉动压力系数分布以及脉动压力功率谱分布曲线,并且与实验结果作了比较分析,得出结论基本一致。

关键词：跨音速脉动压力系数脉动压力功率谱飞行器结构响应空气动力学旋成体环境分析

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旋成体尾迹涡系的演化机理

工程力学 2007年第6期24卷 25-30,78页

作者：王刚李国辉梁新刚陈凤北京理工大学理学院北京100081 空军航空大学军事仿真技术研究所长春130022 清华大学航天航空学院北京100084

通过数值模拟绕流过程,揭示了旋成体尾迹涡系的演化机理。较小迎角下三个层次的对称涡结构包含了非对称涡系结构中新生涡的起源结构。阐述了主涡形成脱体涡、tertiary涡演化为新生主涡、主涡与二次涡合并的物理现象,以及涡系展向运动与... 详细信息

通过数值模拟绕流过程,揭示了旋成体尾迹涡系的演化机理。较小迎角下三个层次的对称涡结构包含了非对称涡系结构中新生涡的起源结构。阐述了主涡形成脱体涡、tertiary涡演化为新生主涡、主涡与二次涡合并的物理现象,以及涡系展向运动与涡量合并的动力学过程。主涡左右交替生成并依次脱体,在旋成体背部演化出一个截面流态非常类似于卡门涡街的涡系序列,但它是三维的,其演化机理不同于卡门涡街。

关键词：涡动力学流动机理数值模拟旋成体大攻角尾迹涡系

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旋成体表面沟槽减阻试验研究

实验流体力学 2012年第2期26卷 42-45页

作者：陈莹陈迎春黄炜胡仞与姚开明王福新上海飞机设计研究院上海200235 上海交通大学航空航天学院上海200240

在旋成体模型表面粘贴铝基沟槽蒙皮,研究沟槽表面对模型阻力的影响。给出基于来流单位雷诺数的沟槽尺寸无量纲公式,用于设计沟槽齿高和齿宽,依据试验风洞的单位雷诺数范围,选定3种尺寸的沟槽进行减阻试验。结果表明,在旋成体表面湍流流... 详细信息

在旋成体模型表面粘贴铝基沟槽蒙皮,研究沟槽表面对模型阻力的影响。给出基于来流单位雷诺数的沟槽尺寸无量纲公式,用于设计沟槽齿高和齿宽,依据试验风洞的单位雷诺数范围,选定3种尺寸的沟槽进行减阻试验。结果表明,在旋成体表面湍流流动区域顺流向布置沟槽,当沟槽齿高和齿宽的无量纲值h+、s+均小于25时,在小迎角下具有减阻作用,当s+约为15时减阻效果最明显,可减小约3%～4%的阻力。

关键词：旋成体减阻沟槽风洞试验

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旋成体环形射流表面优化设计与减阻机理分析

哈尔滨工程大学学报 2014年第3期35卷 361-367页

作者：赵刚李芳臧东阳哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对仿生射流表面减阻问题,以鲨鱼鳃部射流为原型,建立仿生射流表面模型,采用正交试验设计法,利用SST k-ω湍流模型对仿生环形射流表面旋成体与光滑旋成体进行数值模拟。结果表明:旋成体环形射流表面具有减阻节能效果,最高节能效率达262... 详细信息

针对仿生射流表面减阻问题,以鲨鱼鳃部射流为原型,建立仿生射流表面模型,采用正交试验设计法,利用SST k-ω湍流模型对仿生环形射流表面旋成体与光滑旋成体进行数值模拟。结果表明:旋成体环形射流表面具有减阻节能效果,最高节能效率达262,此时的减阻率为27.74%;射流速度对节能效率影响最大,射流速度与节能效率呈线性关系,随着射流速度增大,节能效率减小,射流孔位置对总阻力的影响最大,随着射流孔远离旋成体底部,减阻率增大。旋成体环形射流表面通过减小壁面的速度梯度和增大逆流区的范围减小粘性摩擦阻力,通过射流流体对旋成体底部流体的补充减小压差阻力。

关键词：射流射流减阻数值模拟正交试验旋成体减阻机理

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超声速大攻角旋成体迎风激波数值模拟

力学学报 2006年第6期38卷 721-732页

作者：陈大伟马小亮杨国伟中国科学院力学研究所高温气体动力学重点实验室北京100080

旋成弹体在大攻角超声速流动中其迎风面上有时会出现一种迎风激波,采用非定常雷诺平均的Navier- Stokes方程以及两方程kw-sst和代数B-L湍流模型成功地模拟了该现象,验证了该迎风激波是由于流场主旋涡导致超声速流动偏移造成的涡诱导激... 详细信息

旋成弹体在大攻角超声速流动中其迎风面上有时会出现一种迎风激波,采用非定常雷诺平均的Navier- Stokes方程以及两方程kw-sst和代数B-L湍流模型成功地模拟了该现象,验证了该迎风激波是由于流场主旋涡导致超声速流动偏移造成的涡诱导激波的一部分的结论。

关键词：旋成体迎风激波 kω—sst模型涡诱导激波雷诺平均N-S方程

细长旋成体大迎角绕流的背涡结构与压力脉动特性

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空气动力学学报 2004年第2期22卷 165-170页

作者：马宇邓学蓥刘沛清郗忠祥史京玲北京航空航天大学流体力学研究所北京100083 西北工业大学翼型研究中心西安710072

在亚临界流动范围内,通过尖拱细长旋成体在无侧滑状态下的脉动压力测量,对大迎角下细长旋成体非对称背涡结构沿轴向的压力脉动特征进行了研究分析,揭示了压力的脉动幅度与频率沿旋成体轴向的变化规律及其与背涡结构之间的对应关系,并对... 详细信息

在亚临界流动范围内,通过尖拱细长旋成体在无侧滑状态下的脉动压力测量,对大迎角下细长旋成体非对称背涡结构沿轴向的压力脉动特征进行了研究分析,揭示了压力的脉动幅度与频率沿旋成体轴向的变化规律及其与背涡结构之间的对应关系,并对压力脉动特征沿轴变化的原因进行了初步探讨。

关键词：旋成体迎角绕流背涡结构压力脉动飞行器侧向力

一种改进的跨声速旋成体壁面脉动压力经验预测公式

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宇航学报 2016年第10期37卷 1179-1184页

作者：赵瑞荣吉利任方李跃军袁武北京理工大学宇航学院北京100081 北京强度环境研究所可靠性与环境工程技术重点实验室北京100076 中国兵器工业导航与控制技术研究所北京100089 中国科学院计算机网络信息中心超级计算中心北京100190

使用大涡模拟(LES)方法对典型整流罩旋成体结构进行非定常数值模拟研究,结果表明引起壁面压力脉动的流场结构随时间和空间变化,不同的流场结构之间相互干扰。同时研究发现,旋成体折角膨胀会造成流动在较短的距离内迅速加减速,同样引起... 详细信息

使用大涡模拟(LES)方法对典型整流罩旋成体结构进行非定常数值模拟研究,结果表明引起壁面压力脉动的流场结构随时间和空间变化,不同的流场结构之间相互干扰。同时研究发现,旋成体折角膨胀会造成流动在较短的距离内迅速加减速,同样引起壁面压力脉动。基于上述流动现象,重新划分压力脉动产生区域,通过引入空间修正项,提出一套改进的跨声速旋成体壁面脉动压力经验公式。算例表明,该方法能够显著提高旋成体在跨声速条件下的脉动压力分布的预测精度。

关键词：火箭整流罩旋成体脉动压力大涡模拟