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旋涡破裂对单独翼气动特性的影响及其工程估算方法

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空气动力学学报 1989年第1期7卷 43-49页

作者：马晖扬中国科技大学近代力学系

本文介绍了旋涡破裂对单独翼纵向和横向气动特性的影响,在分析和归纳实验数据的基础上,提出估算旋涡破裂对单独翼纵向和横向气动特性影响的工程方法。

关键词：旋涡破裂三角翼气动特性

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跨声速三角翼旋涡破裂过程的数值模拟

空气动力学学报 1999年第2期17卷 195-202页

作者：庞勇张树海张涵信中国空气动力研究与发展中心

本文利用张涵信提出的时、空二阶精度的隐式混合通量分裂的ＮＮＤ格式，通过求解非定常ＮＳ方程模拟了马赫数Ｍ为０．８、迎角α为２１．８°时某外形三角翼背风区旋涡破裂的发展、演变过程，并对旋涡区域的截面流态和涡轴上奇点附近的... 详细信息

本文利用张涵信提出的时、空二阶精度的隐式混合通量分裂的ＮＮＤ格式，通过求解非定常ＮＳ方程模拟了马赫数Ｍ为０．８、迎角α为２１．８°时某外形三角翼背风区旋涡破裂的发展、演变过程，并对旋涡区域的截面流态和涡轴上奇点附近的空间流动特征进行了分析。

关键词： NND格式跨声速流旋涡破裂数值模拟三角翼

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旋涡破裂引起的流动非定常特性

航空学报 1998年第5期19卷 553-555页

作者：葛立新李椿萱北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京航空航天大学国家计算流体动力学实验室

采用隐式近似因子分解法，通过求解三维、非定常、可压缩完全层流Ｎ－Ｓ方程，对绕大后掠三角翼旋涡破裂的流场进行了数值模拟。结果表明：当三角翼背风区流场发生旋涡破裂时，各流动参变量是非定常的，同时旋涡破裂点的位置沿轴向在一... 详细信息

采用隐式近似因子分解法，通过求解三维、非定常、可压缩完全层流Ｎ－Ｓ方程，对绕大后掠三角翼旋涡破裂的流场进行了数值模拟。结果表明：当三角翼背风区流场发生旋涡破裂时，各流动参变量是非定常的，同时旋涡破裂点的位置沿轴向在一定范围内前后摆动。

关键词：旋涡破裂回流区破裂点三角冀非定常流动

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绕三角翼旋涡流动的数值模拟

空气动力学学报 1998年第1期16卷 132-139页

作者：李椿萱葛立新北京航空航天大学北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室

本文通过高清晰度的Ｎ－Ｓ方程数值模拟对绕大后掠三角机翼的旋涡流动结构及旋涡破裂进行了研究，给出了机翼背风面上复杂的旋涡流动结构，绘制了流动横截面上的截面流线。算例的计算采用了隐式近似因子分解格式。通过算例的计算结果结... 详细信息

本文通过高清晰度的Ｎ－Ｓ方程数值模拟对绕大后掠三角机翼的旋涡流动结构及旋涡破裂进行了研究，给出了机翼背风面上复杂的旋涡流动结构，绘制了流动横截面上的截面流线。算例的计算采用了隐式近似因子分解格式。通过算例的计算结果结合拓扑分析理论，对亚声速三角翼背风区主涡及二次涡结构的发展、演变规律进行了探讨。

关键词：旋涡流动旋涡破裂截面流线三角翼数值模拟

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旋涡沿轴线的非线性分叉

空气动力学学报 1994年第3期12卷 243-251页

作者：张涵信中国空气动力研究与发展中心

本文研究了低速旋涡沿其轴向的演变，发现涡轴上λ＝（１／ρ＿ｏ）（ρω／Ｚ）＿０是决定其演变规律的重要参数。如果λ＞０，涡轴附近横截面的流线是由外向内转的稳定螺旋点形态；如果λ＜０，是由内向外转的不稳定螺旋点形态。如果... 详细信息

本文研究了低速旋涡沿其轴向的演变，发现涡轴上λ＝（１／ρ＿ｏ）（ρω／Ｚ）＿０是决定其演变规律的重要参数。如果λ＞０，涡轴附近横截面的流线是由外向内转的稳定螺旋点形态；如果λ＜０，是由内向外转的不稳定螺旋点形态。如果沿涡轴，λ变号，则由变号点起出现Ｈｏｐｆ分叉，产生极限环。λ由正变为负，极限环是稳定的；λ由负变为正，极限环是不稳定的。一个稳定的旋涡要演变为破裂，一定要伴随先出现Ｈｏｐｆ分叉。旋涡破裂可能存在三种形态：第一种为泡状破裂，其破裂点为驻点，破裂泡的后缘一般是不封闭的；第二种为螺旋型破裂。Ｅｕｌｅｒ方程所描述的解指出，在反压区不可能出现速度为零的破裂点；第三种为泡形－螺旋型组合破裂形态，其破裂点为驻点，前面为小破裂泡，然后演变为螺旋流。文中还对上述理论发现与已有的实验和数值模拟结果作了对比分析。

关键词：旋涡运动旋涡破裂空气动力学

基于层流假设的三角翼大迎角绕流特性数值模拟研究

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西北工业大学学报 2009年第1期27卷 6-11页

作者：李沛峰张彬乾陈迎春西北工业大学航空学院陕西西安710072 上海飞机设计研究所上海200232

三角翼大迎角绕流数值模拟的计算网格,需根据流动现象,对网格拓扑结构和网格点分布进行选择与搭配。C-H型网格适宜模拟尖前缘分离涡流态,物面、空间及尾迹区网格的处理是捕捉流场细节的关键。Euler方程具有模拟三角翼旋涡及预测涡破裂... 详细信息

三角翼大迎角绕流数值模拟的计算网格,需根据流动现象,对网格拓扑结构和网格点分布进行选择与搭配。C-H型网格适宜模拟尖前缘分离涡流态,物面、空间及尾迹区网格的处理是捕捉流场细节的关键。Euler方程具有模拟三角翼旋涡及预测涡破裂特性的能力,但对二次涡等粘性引起的流动细节把握能力不足。采用层流假设的N-S方程,通过合适的网格生成方法,可得到满意的计算结果,但对涡破裂后强烈的非定常湍流流动模拟能力不足。采用旋涡螺旋度可准确反映主涡与二次涡流动,描述旋涡的破裂现象。用轴向速度迅速减小并小于来流速度的点作为涡破裂判据似应更合理。

关键词：三角翼大迎角网格数值模拟旋涡破裂

磁场作用下圆柱腔内旋转流动与传热的数值模拟

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磁场作用下圆柱腔内旋转流动与传热的数值模拟

作者：吴万刚东北电力大学

学位级别：硕士

腔体内的对称旋转流动一直是许多学者致力研究的课题,其中最为广泛的腔体是具有旋转端壁的圆柱形腔体。因为即使在稳定的层流条件下,在这种腔体中也会发生重要的流动现象,旋涡破裂。在圆柱腔体外部施加均匀磁场或者温度梯度会因为洛伦... 详细信息

腔体内的对称旋转流动一直是许多学者致力研究的课题,其中最为广泛的腔体是具有旋转端壁的圆柱形腔体。因为即使在稳定的层流条件下,在这种腔体中也会发生重要的流动现象,旋涡破裂。在圆柱腔体外部施加均匀磁场或者温度梯度会因为洛伦兹力和浮升力对腔体内流体流动时产生的旋涡破裂和热量传递造成影响。为了分析均匀磁场和温度梯度对腔体内流体流动的影响,本文对磁场作用下由上端壁驱使流体转动的绝缘圆柱腔内流体的流动和传热做模拟研究。本文根据物理模型列出控制方程后,首先对其进行无量纲化,然后采用谱投影方法求解无量纲化后的控制方程。针对动量方程的离散,采用Chebyshev-Fourier多项式进行空间离散,其中r方向和z方向根据边界条件采用Chebyshev-Gauss-Lobatto配置点离散。再结合投影算法(Improved Projection Scheme,IPS)将动量方程中的速度和压力解耦为Poisson方程,转换Poisson方程为矩阵方程的样式后通过较为简单的二步求解法求解各个控制方程(除连续性方程)的矩阵方程。通过MATLAB编写程序实现对磁场作用下固定纵横比为1.5的圆柱腔内旋转流动和传热的模拟计算。通过结果分析得到温度梯度和均匀磁场对压力、速度以及旋涡破裂中心位置和尺寸的具体影响,通过雷诺数Re、理查森数Ri、哈特曼数Ha、普朗特数Pr和努塞尔数Nu具体分析旋转流动和传热变化情况。所得结果如下:当圆柱的上端温度大于下端温度时,在0旋涡破裂产生抑制作用,使流动趋于稳定,且随着理查森数Ri的增加,对旋涡破裂的尺寸和位置中心点的抑制程度越来越大。普朗特数Pr很小时,理查森数Ri的增加对温度影响不大,流体内温度梯度在垂直方向接近线性分布。当普朗特数Pr=0.7时,在流体内部核心区域产生了几乎均匀的温度。上端盖的局部努塞尔数Nu在r0.52时,则恰恰相反。下端盖局部努塞尔数Nu在轴心附近,随着理查森数Ri先增加后减小,而在边壁附近,局部努塞尔数Nu随着理查森数Ri的增加而增加。磁场作用下,磁场产生的洛伦兹力在流体流动中同样对旋涡破裂有抑制作用,随着哈特曼数Ha的改变,洛伦兹力主要通过抑制轴向速度和径向速度来抑制旋涡破裂的产生,旋涡破裂的尺寸越来越小,中心位置越来越低,当哈特曼数Ha增加到一定数值时,旋涡破裂消失。上端盖努塞尔数在r0.7时,则恰恰相反,相比于Ha=0当Ha=60时,在边壁处增长大约5.4%。下底盖努塞尔数在r0.6时,则恰恰相反,努塞尔数先升高后降低。随着哈特曼数的增加,努塞尔数在径向方向的变化逐渐趋于平稳,温度的变化在径向方向逐渐趋于线性。

关键词：磁场圆柱腔旋涡破裂旋转流动谱投影方法

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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亚、超声速旋涡流动特征的定性分析研究

空气动力学学报 1995年第3期13卷 259-264页

作者：张涵信中国空气动力研究与发展中心

本文研究了沿其轴向运动的亚声速和超声速旋涡的性状，指出两者完全不同。在加速区，于涡轴附近，亚声速旋涡的横截面流线即横截面上的速度场的向量线为由外向内转的稳定螺旋点形态，空间流线沿其轴向是收缩的，而超声速旋涡的横截面流... 详细信息

本文研究了沿其轴向运动的亚声速和超声速旋涡的性状，指出两者完全不同。在加速区，于涡轴附近，亚声速旋涡的横截面流线即横截面上的速度场的向量线为由外向内转的稳定螺旋点形态，空间流线沿其轴向是收缩的，而超声速旋涡的横截面流线为由内向外转的不稳定螺旋点形态，空间流线沿其轴向是散开的。在减速区，两者的情况也恰好相反。此外，当旋涡由加速区过渡到减速区时，两者横截面流线方程在涡轴附近的Ｈｏｐｆ分叉情况也不同，亚声速情况出现稳定的极限环，而超声这情况出现不稳定的极限环。文中还讨论了涡破裂问题，对于亚声速旋涡，其破裂位置发生在减速区。对于超声速旋涡，除非有激波出现，在减速区不会破裂；在加速区。也不会出现破裂点为驻点的破裂形态。文中指出，水洞实验显示不了超声速旋涡的形态，对亚声速旋涡有效的控制方法，不适用于超声速旋涡。

关键词：旋涡运动超声速旋涡旋涡破裂拓扑分析

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翼前缘分离涡破裂研究

空气动力学学报 1985年第1期 68-74页

作者：林炳秋北京空气动力研究所

本文分两部分,第一部分关于旋涡破裂的实验观察,分别从旋涡破裂类型、破裂区结构以及翼前缘分离涡破裂观察三个方面,概括了自1957年首次发现破裂以来,通过圆管内旋涡,水洞或低速风洞内的三角翼分离涡观察到的各类破裂现象,比较了旋涡和... 详细信息

本文分两部分,第一部分关于旋涡破裂的实验观察,分别从旋涡破裂类型、破裂区结构以及翼前缘分离涡破裂观察三个方面,概括了自1957年首次发现破裂以来,通过圆管内旋涡,水洞或低速风洞内的三角翼分离涡观察到的各类破裂现象,比较了旋涡和分离涡破裂结构之异同,指出影响翼分离涡破裂的更为复杂因素;第二部分关于旋涡破裂的理论研究,将现有的破裂理论分成三个分支,即波动理论,流体动力学不稳定理论,以及涡核模型。概括这些理论的各自发展过程,比较了它们之间的优缺点。对某些感兴趣的问题提出看法,并给出我们最近关于细长翼分离涡破裂计算结果。

关键词：旋涡破裂实验观察回流区近尾流前缘分离涡涡核临界状态临界态机翼三角翼路德维希管高雷诺数风洞管风洞泡型