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高超声速平板边界层流动显示的试验研究

物理学报 2015年第1期64卷 160-165页

作者：付佳易仕和王小虎张庆虎何霖航天科学与工程学院国防科技大学长沙410073

本文在高超声速脉冲式风洞内对基于纳米示踪的平面激光散射技术(nano-based planar laser scattering,NPLS)的应用进行了探索,并在此基础上对平板边界层流动结构的精细测量进行了研究.试验来流M a=7.3,总压4.8 MPa,总温680 K.通过时序... 详细信息

本文在高超声速脉冲式风洞内对基于纳米示踪的平面激光散射技术(nano-based planar laser scattering,NPLS)的应用进行了探索,并在此基础上对平板边界层流动结构的精细测量进行了研究.试验来流M a=7.3,总压4.8 MPa,总温680 K.通过时序的分析和调试,对各分系统实现了高精度的同步控制;定量的粒子注入及混合,实现了粒子的均匀撒播,对主流获得了均匀的显示效果;对于边界层流动,获得了精细的瞬态流动结构图像,显示了层流到湍流的转捩过程,并分析了其时空演化特性.

关键词：高超声速平板边界层纳米粒子示踪技术流动显示

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基于流动显示的翼尖涡不稳定频率测量

北京航空航天大学学报 2016年第4期42卷 837-843页

作者：薛栋潘翀李广超北京航空航天大学航空科学与工程学院流体力学教育部重点实验室北京100083

翼尖涡涡核振荡频率的准确测量是翼尖涡控制技术得以有效实施的重要前提。采用流动显示方法,研究了椭圆机翼翼尖涡在低雷诺数条件下的不稳定特性。分别采用单点谱分析和动力学模态分解技术,从流动显示图像序列中提取了涡核振荡的短波不... 详细信息

翼尖涡涡核振荡频率的准确测量是翼尖涡控制技术得以有效实施的重要前提。采用流动显示方法,研究了椭圆机翼翼尖涡在低雷诺数条件下的不稳定特性。分别采用单点谱分析和动力学模态分解技术,从流动显示图像序列中提取了涡核振荡的短波不稳定模态的频率,2种方法得到的频率相对误差最大不超过5%。研究结果表明:涡对的空间运动通常展现出长波与短波模态的耦合,涡核的高频短波振荡耦合在低频长波摆动中,以前者为主要含能模态;短波不稳定性的无量纲振荡频率随雷诺数的增大而增大、随机翼攻角的增大而减小。

关键词：翼尖涡流动显示短波不稳定性频率动力学模态分解

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脉冲射流强化喷流混合流动显示实验

北京航空航天大学学报 2021年第5期47卷 994-1003页

作者：孔博王昌盛丁文豪额日其太北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083

采用激光诱导荧光的流动显示方法研究了在一对反对称模式工作的脉冲射流激励下,雷诺数约为33000的圆形湍流射流的流场。捕捉了剪切层中大尺度展向涡结构的演化发展过程,研究了激励频率和振幅对涡结构以及强化混合效果的影响。结果表明:... 详细信息

采用激光诱导荧光的流动显示方法研究了在一对反对称模式工作的脉冲射流激励下,雷诺数约为33000的圆形湍流射流的流场。捕捉了剪切层中大尺度展向涡结构的演化发展过程,研究了激励频率和振幅对涡结构以及强化混合效果的影响。结果表明:受激励后的主喷流剪切层中产生了交错的展向涡结构,引起了喷流的振荡,增强了卷吸能力。激励频率主要影响相邻涡环间的距离。存在最佳激励频率使喷流在受激励平面远场分叉、剪切层扩展最宽。激励振幅对涡结构也存在较大影响,振幅较大时产生的涡结构尺度更大、相干性更强、强化混合效果更好。

关键词：流动控制流动显示强化混合脉冲射流涡环结构

三角翼作俯仰运动时水洞测力和流动显示实验研究

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空气动力学学报 2007年第2期25卷 183-188页

作者：展京霞王晋军郭辉刘旺开北京航空航天大学流体力学研究所北京100083

基于水洞中三角翼模型的动态测力和流动显示实验,讨论了俯仰运动的起始角、运动幅度和运动速率对三角翼俯仰运动时的气动特性和流动结构的影响。三角翼的气动力在俯仰运动中会产生“迟滞”或“过冲”现象。中等攻角以上,上仰运动推迟了... 详细信息

基于水洞中三角翼模型的动态测力和流动显示实验,讨论了俯仰运动的起始角、运动幅度和运动速率对三角翼俯仰运动时的气动特性和流动结构的影响。三角翼的气动力在俯仰运动中会产生“迟滞”或“过冲”现象。中等攻角以上,上仰运动推迟了三角翼的失速,大幅度增大了三角翼的升力系数。俯仰运动起始角和运动幅度的影响大小与其对应的静态三角翼流态有关,三角翼在涡破裂流态和完全分离流态之间作俯仰运动时,上仰时升力系数将始终高于下俯时的升力系数,运动中存在显著迟滞。迟滞的大小也受俯仰速率的影响。

关键词：水洞测力流动显示三角翼俯仰运动迟滞

城垛形喷口两相圆湍射流拟序结构的流动显示研究

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工程热物理学报 2004年第2期25卷 259-261页

作者：容易张会强王希麟清华大学工程力学系北京100084

用流动显示的方法对城垛形喷口气固两相圆湍射流中的拟序结构进行了研究。实验中采用直径为150 μm和350μm的玻璃微珠示踪固相,固相的气载比大约在1.0左右。喷口流动雷诺数为5000,斯德鲁哈尔数为0.50。实验结果表明:城垛形喷口能够影... 详细信息

用流动显示的方法对城垛形喷口气固两相圆湍射流中的拟序结构进行了研究。实验中采用直径为150 μm和350μm的玻璃微珠示踪固相,固相的气载比大约在1.0左右。喷口流动雷诺数为5000,斯德鲁哈尔数为0.50。实验结果表明:城垛形喷口能够影响两相圆湍射流中大涡结构的产生和演化。无动态激励时,城垛形喷口能促进大涡结构的产生和演化。有动态激励时,该喷口对射流中拟序结构的影响与流场中的颗粒大小有关。因此,城垛形喷口是控制两相圆湍射流拟序结构的一个有效途径。

关键词：气固两相流射流湍流拟序结构城垛形喷口激励流动显示

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带喷流的超声速光学头罩流动显示

北京航空航天大学学报 2013年第1期39卷 105-108页

作者：朱杨柱易仕和田立丰陈植国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073

在马赫数3.8的超声速风洞中,以高时空分辨率的基于纳米示踪的平面激光散射(NPLS,Nano-tracer based Planar Laser Scattering)技术为实验手段,研究了有无喷流的超声速光学头罩流场的精细结构,清晰地再现了流场中的激波、膨胀波、剪切层... 详细信息

在马赫数3.8的超声速风洞中,以高时空分辨率的基于纳米示踪的平面激光散射(NPLS,Nano-tracer based Planar Laser Scattering)技术为实验手段,研究了有无喷流的超声速光学头罩流场的精细结构,清晰地再现了流场中的激波、膨胀波、剪切层和湍流边界层等复杂结构.通过分析时间相关的流场NPLS图像,可以发现流场结构随时间的演化特性.结果表明:无喷流情况下光学窗口上方的大部分流场处于层流状态;有喷流情况下剪切层的层流区域较短,在很短的距离内转捩至湍流状态;喷流出口压力高于外界压力情况下剪切层的转捩位置比压力匹配情况下较为靠前,光学窗口上方的涡结构也较为复杂.比较而言,后者对气动光学性能的影响更大.

关键词：基于纳米示踪的平面激光散射流动显示气动光学喷流

纵向沟槽壁面湍流边界层内类开尔文-亥姆霍兹涡结构的流动显示

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力学学报 2015年第3期47卷 529-533页

作者：杨绍琼崔宏昭姜楠诺丁汉大学工程学院天津大学机械工程学院力学系天津300072 天津市现代工程力学重点实验室天津300072

纵向沟槽壁面的湍流边界层,当沟槽的脊-脊内尺度无量纲展向间距s^+在一定范围内,与光滑壁面湍流边界层相比,具有减阻效应;并在s^+约为17个黏性长度单位时减阻效果达到最优,之后其减阻趋弱,直至增阻;其原因可能是沟槽壁面湍流边界层由于... 详细信息

纵向沟槽壁面的湍流边界层,当沟槽的脊-脊内尺度无量纲展向间距s^+在一定范围内,与光滑壁面湍流边界层相比,具有减阻效应;并在s^+约为17个黏性长度单位时减阻效果达到最优,之后其减阻趋弱,直至增阻;其原因可能是沟槽壁面湍流边界层由于"开尔文-亥姆霍兹"不稳定性而产生的一种"类开尔文-亥姆霍兹"展向涡结构.实验采用烟雾流动显示技术,首次在风洞中显示了这种"类开尔文-亥姆霍兹"展向涡结构,确认了其存在性,并在概念上简单勾勒了其结构模型.

关键词：湍流边界层开尔文-亥姆霍兹不稳定性 “类开尔文-亥姆霍兹”涡沟槽流动显示

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压气机旋转失速数值模拟和流动显示

大连理工大学学报 2001年第5期41卷 561-567页

作者：冀春俊闫清孙晋大连理工大学动力工程系辽宁大连116024

在压气机气动设计中 ,目前正大力开展的新技术是采用主动控制技术来提高压气机的旋转失速裕度 ;利用涡雾法对叶轮机叶栅流动进行数值模拟和计算机实时流动显示 ,从而揭示旋转失速的产生、发展和传播的机理和规律 ,为研究采用主动控制技... 详细信息

在压气机气动设计中 ,目前正大力开展的新技术是采用主动控制技术来提高压气机的旋转失速裕度 ;利用涡雾法对叶轮机叶栅流动进行数值模拟和计算机实时流动显示 ,从而揭示旋转失速的产生、发展和传播的机理和规律 ,为研究采用主动控制技术提高旋转失速裕度提供理论依据和指导 .数值实验表明这种方法可模拟出旋转失速的产生、发展和传播的整个过程。

关键词：数值模拟流动显示压气机气动设计旋转失速裕度主动控制涡雾法

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机械蝴蝶模型悬停飞行的流动显示实验

实验流体力学 2010年第2期24卷 59-64页

作者：黄烁桥申功炘魏来郭鹏北京航空航天大学流体所北京100191 北京航空精密机械研究所北京100076

为了探索蝴蝶独特的外形及运动模式下蕴含的流动机理,与以往只考虑翅膀气动影响的拍动翼实验不同,我们开发了一种同时考虑身体及翅膀的机械系统用以模拟蝴蝶的悬停飞行,并采用染色液流动显示的方法对升力的主要来源——前缘涡进行了细... 详细信息

为了探索蝴蝶独特的外形及运动模式下蕴含的流动机理,与以往只考虑翅膀气动影响的拍动翼实验不同,我们开发了一种同时考虑身体及翅膀的机械系统用以模拟蝴蝶的悬停飞行,并采用染色液流动显示的方法对升力的主要来源——前缘涡进行了细致的观测。结果显示,在蝴蝶飞行的上下拍动过程中均有前缘涡产生,且不是以往观测到的螺旋或锥状结构,而是近似等直径的柱状联通形式,其明显特征为:在拍动加速阶段存在明显的展向流动,而在减速阶段则会出现破裂;另外,蝴蝶看似杂乱无章的运动实际上是一种自适应控制的结果,有助于提高升力。

关键词：流动显示仿生蝴蝶柱状联通前缘涡