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横流不稳定性实验研究中相关谱分析的应用

数据采集与处理 2001年第1期16卷 106-109页

作者：吴永健明晓南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

在近似等顺压力梯度分布的 4 5°后掠平板上 ,进行了三维附面层的横流不稳定性实验研究。应用人工激励非定常扰动 ,研究不稳定性模态的增长规律。在扰动增长的初始阶段 ,由于热线测得的信号信噪比相当低 ,本文应用相干函数 ,将扰动信号... 详细信息

在近似等顺压力梯度分布的 4 5°后掠平板上 ,进行了三维附面层的横流不稳定性实验研究。应用人工激励非定常扰动 ,研究不稳定性模态的增长规律。在扰动增长的初始阶段 ,由于热线测得的信号信噪比相当低 ,本文应用相干函数 ,将扰动信号有效地提取出来 ,测量了初始扰动的增长。对于不同的来流速度与不同的人工扰动频率与波数 ,一系列的实验研究提供了一组初始扰动的增长曲线。

关键词：横流不稳定性相干函数相关谱分析机翼飞机

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高超声速三角翼上横流不稳定性的实验研究

物理学报 2021年第13期70卷 160-171页

作者：牛海波易仕和刘小林霍俊杰冈敦殿国防科技大学空天科学学院长沙410073

本文研究了三角翼迎风面边界层中的非定常横流不稳定性.实验在马赫6低噪声风洞中进行,模型为平板构型,攻角为5°和10°.通过温敏漆技术,观察到在远离头部的区域,边界层转捩阵面光滑且平行于前缘,通过Kulite高频脉动压力传感器得到的功... 详细信息

本文研究了三角翼迎风面边界层中的非定常横流不稳定性.实验在马赫6低噪声风洞中进行,模型为平板构型,攻角为5°和10°.通过温敏漆技术,观察到在远离头部的区域,边界层转捩阵面光滑且平行于前缘,通过Kulite高频脉动压力传感器得到的功率谱密度曲线中有明显的f≈10 kHz的扰动波信号峰值.利用基于纳米示踪的平面激光散射技术,在平行前缘方向对此区域进行流场可视化,观察到规则的向下游卷起的涡结构,形态与数值模拟中的横流涡形态一致,且涡结构的位置不是固定的,因此该10 kHz的信号为非定常横流波信号.只有在边界层为层流时,才能够观察到明显的10 kHz左右的非定常横流波信号峰值,边界层转捩中或转捩后,脉动压力的功率谱密度曲线为低频成分占主导的宽频分布.提高单位雷诺数,同一压力测点位置得到的横流波幅值先增长至饱和而后衰减.增大攻角时,横流行波幅值增长更加迅速,在较低的雷诺数下就可以增长至饱和.另外,还利用Kulite传感器阵列测量了横流波的相速度和传播角度,文中所测状态下,相速度分布在0.24-0.32倍来流速度之间,传播角度与来流方向夹角在40°-60°之间.并且,增大攻角时,横流波的相速度变大,传播角减小.

关键词：横流不稳定性高超声速流动三角翼功率谱

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高超声速4∶1椭圆锥横流不稳定性实验研究

物理学报 2021年第24期70卷 207-217页

作者：郑文鹏易仕和牛海波霍俊杰国防科技大学空天科学学院长沙410073

在马赫6高超声速静风洞中针对长短轴比为4∶1的钝头椭圆锥表面横流不稳定性进行了实验研究.综合利用温敏漆技术、基于纳米粒子的平面激光散射技术和Kulite传感器压力测试对模型表面横流区域内的温度分布、边界层流动结构以及模型表面压... 详细信息

在马赫6高超声速静风洞中针对长短轴比为4∶1的钝头椭圆锥表面横流不稳定性进行了实验研究.综合利用温敏漆技术、基于纳米粒子的平面激光散射技术和Kulite传感器压力测试对模型表面横流区域内的温度分布、边界层流动结构以及模型表面压力进行了测试.研究了椭圆锥表面横流控制区域边界层转捩机理,来流单位雷诺数和攻角对边界层转捩的影响规律,得到以下结论:在风洞噪声模式下,长短轴比为4∶1的椭圆锥模型表面中心线与前缘线之间横流区域的边界层转捩是由横流的行进波控制的,未发现横流定常涡的足迹,行进波的特征频率在20 kHz左右;来流单位雷诺数增大时转捩位置会提前,行进波的频率和幅值均增大;在一定攻角范围内,随攻角增大迎风面边界层转捩位置推迟,行进波特征频率变化不大但能量减弱,攻角继续增大时转捩现象消失.

关键词：高超声速椭圆锥横流不稳定性边界层转捩

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高速三维边界层的横流不稳定性

力学学报 1998年第5期30卷 521-530页

作者：赵耕夫徐立天津大学力学系

用两点四阶差分格式研究旋转圆锥超音速三维边界层的横流不稳定性和壁面冷却对稳定性的影响数值结果表明，与二维边界层相比横流使三维边界层第一模式增长率增大，对第二模式影响很小；Ｍｅ＜４３第一模式最不稳定，Ｍｅ＞４３第... 详细信息

用两点四阶差分格式研究旋转圆锥超音速三维边界层的横流不稳定性和壁面冷却对稳定性的影响数值结果表明，与二维边界层相比横流使三维边界层第一模式增长率增大，对第二模式影响很小；Ｍｅ＜４３第一模式最不稳定，Ｍｅ＞４３第二模式最不稳定；三维边界层最不稳定第二模式是三维波，二维边界层则为二维波；壁面冷却对第一模式起稳定作用。

关键词：超音速高超音速三维边界层横流不稳定性

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后掠平板横流不稳定性

空气动力学学报 1998年第3期16卷 337-342页

作者：赵耕夫天津大学

本文研究了无限后掠平板三维边界层的横流不稳定性，证明行进波和定常波几乎同时失稳，且行进波比定常波更不稳定；关于三维边界层中小扰动增长方向的不同提法对后掠平板基本一致。

关键词：后掠平板横流不稳定性增长方向边界层

广义共振机理下分布式表面粗糙度对横流不稳定性的影响

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广义共振机理下分布式表面粗糙度对横流不稳定性的影响

作者：何继阳天津大学

学位级别：硕士

机翼表面转捩位置的预测是机翼设计的重要参考因素之一。转捩位置的预测依赖于对流动不稳定性及其转捩的理解。已有实验表明微米尺度的分布式表面粗糙度就会大大提前后掠机翼边界层的转捩位置。但迄今尚无较好的理论解释。本文选择Falkn... 详细信息

机翼表面转捩位置的预测是机翼设计的重要参考因素之一。转捩位置的预测依赖于对流动不稳定性及其转捩的理解。已有实验表明微米尺度的分布式表面粗糙度就会大大提前后掠机翼边界层的转捩位置。但迄今尚无较好的理论解释。本文选择Falkner-Skan-Cooke边界层研究分布式表面粗糙度对横流不稳定性的影响,并试图给出理论解释。与现有理论研究不同的是,本文通过表面粗糙度所引起的扰动与横流特征模态之间的共振作用研究了表面粗糙度对横流不稳定性的影响。本文推广了三波共振和布拉格散射作为共振作用所服从的机理。基于有限雷诺数理论,本文推导了横流特征模态所满足的幅值方程,并通过求解该方程引入两个参量来定量刻画分布式表面粗糙度对横流不稳定性的影响,即增长率修正系数和幅值比。增长率修正系数反映表面粗糙度对横流波增长率的修正,其与粗糙度高度的乘积即为增长率修正量。幅值比表明参与共振的特征模态完全耦合,其幅值须满足一定比例。计算结果表明,当单波数表面粗糙度的波数充分靠近右分支定常中性模态的波数时,增长率修正系数相对较大,且能达到1的量级。在此情况下较小(高度仅为当地边界层厚度的百分之一)的表面粗糙度就有可能根本改变增长率。对于多波数粗糙度,存在着影响特征模态增长率的最危险的尺度。当指数m较大时,总体上增长率修正系数也较大。这意味着横流不稳定性对前缘处的表面粗糙度更加敏感。当表面粗糙度的波数等于右分支定常中性模态的波数时,考虑非平行效应可以计算出相应的边界层响应和增长率修正系数是有限值。

关键词：横流不稳定性分布式表面粗糙度共振机理三波共振布拉格散射有限雷诺数理论非平行效应

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后掠机翼的横流不稳定性特性

后掠机翼的横流不稳定性特性

第七届全国流体力学学术会议

作者：黄章峰逯学志于高通天津大学机械工程学院力学系空气动力学国家重点实验室

对展向无限长,零攻角,来流马赫Mach数0.8,单位雷诺数(Reynolds数)6.79×10/m的后掠机翼进行了流动稳性分析,通过求解经典O-S方程,扩展的O-S方程和线性抛物化稳定性方程,分析了其横流不稳定性特性。研究发现无限长后掠机翼在(x,ω)平面... 详细信息

对展向无限长,零攻角,来流马赫Mach数0.8,单位雷诺数(Reynolds数)6.79×10/m的后掠机翼进行了流动稳性分析,通过求解经典O-S方程,扩展的O-S方程和线性抛物化稳定性方程,分析了其横流不稳定性特性。研究发现无限长后掠机翼在(x,ω)平面上的中性曲线没有下支,在(x,β)平面上的中性曲线呈反拇指的形状,横流不稳定性在机翼前缘占主导作用。当外界扰动进入边界层后,幅值将被直接放大,对于频率相同的扰动,首先是波数β大的增长起来,演化到一定位置开始衰减,然后是波数β小的逐渐增长起来,并且增长的指数N逐步超过波数大的。

关键词：横流不稳定性后掠机翼流动稳定性分析抛物化稳定性方程

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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后掠机翼的横流不稳定性分析及转捩预测

气体物理 2017年第5期2卷 18-24页

作者：刘坤坤阎超郝子辉北京空天技术研究所北京100074 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京电子工程总体研究所北京100854

后掠机翼边界层的流动稳定性及转捩对翼型的设计及优化有着重要的参考价值,而横流失稳是引起后掠机翼边界层转捩的关键因素之一.以NLF(2)-0415翼型为研究对象,采用三维可压缩Navier-Stokes方程并结合γ-Re_(θt)转捩模式计算了展向无限... 详细信息

后掠机翼边界层的流动稳定性及转捩对翼型的设计及优化有着重要的参考价值,而横流失稳是引起后掠机翼边界层转捩的关键因素之一.以NLF(2)-0415翼型为研究对象,采用三维可压缩Navier-Stokes方程并结合γ-Re_(θt)转捩模式计算了展向无限长后掠机翼的基本流场.由于原始γ-Re^(θt)模式只能预测流向边界层转捩,因此在原始转捩模式中添加横流间歇因子项,进而对复杂构型进行横流不稳定性转捩预测.计算结果显示,利用改进后γ-Re_(θt)转捩模式预测得到的后掠翼型的转捩位置与实验数据吻合较好,证明了修正的转换模式的合理性和实用性.

关键词：转捩模式横流不稳定性后掠机翼

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高超声速圆锥边界层不稳定性及转捩实验研究

实验流体力学 2022年第2期36卷 122-130页

作者：刘是成姜应磊董昊南京航空航天大学航空学院南京210016 非定常空气动力学与流动控制工信部重点实验室南京210016

在马赫数为6的条件下,利用红外热成像和高频脉动压力传感器(PCB)对前缘半径2 mm、半锥角7°的圆锥模型进行了边界层稳定性及转捩实验研究。实验结果表明,在常规高超声速风洞流场中圆锥三维边界层存在定常横流涡、低频和高频不稳定波;有... 详细信息

在马赫数为6的条件下,利用红外热成像和高频脉动压力传感器(PCB)对前缘半径2 mm、半锥角7°的圆锥模型进行了边界层稳定性及转捩实验研究。实验结果表明,在常规高超声速风洞流场中圆锥三维边界层存在定常横流涡、低频和高频不稳定波;有迎角条件下,低频(15~50 kHz)和高频(210~340 kHz)不稳定波同时存在,圆锥边界层更容易发生转捩。随着迎角的增加,定常横流涡“条带”结构更加清晰,模型尾段的转捩阵面向迎风面移动,低频和高频不稳定波振幅增大、频带范围变宽;同一迎角下,增大单位雷诺数,低频、高频不稳定波和定常横流涡更早地出现并增长至饱和,且伴随着不稳定波的振幅增大和频带变宽,其中低频不稳定波比高频不稳定波更早出现。

关键词：高超声速边界层第二模态横流不稳定性红外热成像