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考虑转捩的气冷涡轮气热和热弹耦合计算

哈尔滨工业大学学报 2015年第1期47卷 54-60页

作者：李涛冯宇马海红边昕黄洪雁韩万金哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001 中国船舶重工集团第703研究所哈尔滨150078

基于非结构化网格与Gama-Theta转捩模型,将全三维NS方程组与热传导方程进行耦合求解,采用直接耦合以及LUSGS隐式求解方法,开发了气热耦合求解系统.采用能保证通量守恒的面积加权类的插值方式,保证精度,实现交界面处温度的准确传递.对MAR... 详细信息

基于非结构化网格与Gama-Theta转捩模型,将全三维NS方程组与热传导方程进行耦合求解,采用直接耦合以及LUSGS隐式求解方法,开发了气热耦合求解系统.采用能保证通量守恒的面积加权类的插值方式,保证精度,实现交界面处温度的准确传递.对MARKII叶片5411工况进行气热耦合数值模拟,并与实验结果进行了对比验证.开发了基于二次单元的热弹耦合求解器,通过导入气热耦合计算的边界温度实现对位移和热应力的有限元求解.计算结果表明:采用转捩模型后计算的涡黏系数在压力面的大部分和吸力面转捩点之前的区域与真实流动吻合更好,由于涡黏系数主要通过影响温度扩散项系数影响边界层的传热,因此在该区域计算的温度与实验值误差更小,热传导计算的精度更高,同时静压的计算结果与实验值吻合较好;得到的MARKII叶片位移和热应力分布趋势比较合理,采用Gama-Theta转捩模型在提高热传导计算精度的同时,能够获得更加合理的热弹耦合计算结果.

关键词：直接耦合气冷涡轮气热耦合转捩热弹耦合热应力

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高超声速边界层流动转捩研究

计算物理 2004年第1期21卷 61-67页

作者：刘嘉雷麦芳姚文秀王发民中国科学院力学研究所北京100080

　针对高超声速飞行器前体预压缩性所需求的气动构型,开展了具有一级压缩效果的压缩面边界层的流动稳定性分析.采用有限体积法数值求解NS方程组得到基本流场,应用当地局部平行流假设和线性稳定性理论求解了扰动波参数的特征值问题.分析... 详细信息

　针对高超声速飞行器前体预压缩性所需求的气动构型,开展了具有一级压缩效果的压缩面边界层的流动稳定性分析.采用有限体积法数值求解NS方程组得到基本流场,应用当地局部平行流假设和线性稳定性理论求解了扰动波参数的特征值问题.分析了来流马赫数M∞=6情况下二维扰动波的演化规律,并进一步关联扰动的空间放大率,结合EN方法进行了转捩预测.

关键词：高超声速流动稳定性分析转捩有限体积法飞行器发动机来流马赫数空气动力学

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等离子体激励器控制平板边界层转捩实验研究

航空学报 2016年第4期37卷 1166-1173页

作者：陆纪椿史志伟杜海胡亮李铮宋天威南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

在低速射流风洞中,研究了单级介质阻挡放电等离子体激励器对光滑平板边界层转捩位置的控制作用。实验采用热线测量技术,以边界层速度脉动与平均速度型作为转捩判据。实验发现,在来流速度为15m/s,激励器连续放电参数为输出电压峰峰值11kV... 详细信息

在低速射流风洞中,研究了单级介质阻挡放电等离子体激励器对光滑平板边界层转捩位置的控制作用。实验采用热线测量技术,以边界层速度脉动与平均速度型作为转捩判据。实验发现,在来流速度为15m/s,激励器连续放电参数为输出电压峰峰值11kV,频率4.7kHz时,在激励器放电作用下,平板边界层转捩位置推迟约40mm。在相同的来流条件和激励器布局下,研究了不同放电参数对边界层内速度型,速度脉动以及频谱分布的影响,发现提高放电电压、频率和占空比能进一步推迟转捩。实验结果表明:激励器产生的射流效应可以增强边界层流动的稳定性,随放电电压、频率以及占空比增强,射流能量增大,因此边界层稳定性进一步加强,转捩控制效果也更明显。

关键词：平板边界层等离子体激励器转捩速度脉动热线

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超声速小攻角下的圆锥转捩攻角效应

空气动力学学报 2009年第1期27卷 97-101页

作者：潘宏禄马汉东沈清航天空气动力技术研究院北京100074

采用高阶差分格式求解三维可压缩滤波Navier-Stokes方程,对超声速零攻角和小攻角圆锥边界层转捩进行了空间大涡模拟研究。在三维Tollmien-Schlichting(T-S)波扰动作用下,计算得到了流场非定常转捩过程。计算结果清晰地展现了非定常大尺... 详细信息

采用高阶差分格式求解三维可压缩滤波Navier-Stokes方程,对超声速零攻角和小攻角圆锥边界层转捩进行了空间大涡模拟研究。在三维Tollmien-Schlichting(T-S)波扰动作用下,计算得到了流场非定常转捩过程。计算结果清晰地展现了非定常大尺度结构演化特征和攻角效应引起的非对称转捩现象,流场发卡涡、横流涡等转捩主控大尺度结构与实验一致。

关键词：转捩圆锥可压缩边界层大涡模拟

固定转捩在改善振荡来流下低雷诺数翼型气动性能中的应用

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空气动力学学报 2007年第4期25卷 495-499页

作者：何飞宋文萍西北工业大学航空学院翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室陕西西安710072

低雷诺数下,翼型表面易于出现的分离转捩现象会降低翼型的气动性能,采用数值计算方法探讨了固定转捩在改善低雷诺数下翼型气动性能中的应用。定常来流下,雷诺数为4×104时,在翼型E387上表面自由转捩位置之前的一定位置处使翼型固定转捩... 详细信息

低雷诺数下,翼型表面易于出现的分离转捩现象会降低翼型的气动性能,采用数值计算方法探讨了固定转捩在改善低雷诺数下翼型气动性能中的应用。定常来流下,雷诺数为4×104时,在翼型E387上表面自由转捩位置之前的一定位置处使翼型固定转捩,计算结果表明分离区减小了,升力系数和升阻比明显提高。振荡来流下,雷诺数在8×104的50%范围内变化时,分别计算了NACA4412在0°迎角和E387在3°迎角时自由转捩及在60%弦长处固定转捩的升阻特性,结果显示自由转捩的翼型当雷诺数减小时,性能急剧恶化,而采用固定转捩的翼型受其影响要小得多,具有更加稳定的气动性能。

关键词：低雷诺数分离转捩振荡来流固定转捩

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微管道内湍流转捩的实验研究

工程力学 2006年第A1期23卷 30-34页

作者：郝鹏飞何枫朱克勤清华大学航天航空学院北京100084

研究旨在确定微管道内流动从层流到湍流转捩的临界雷诺数。利用微观粒子图像测速技术（Micro-PIV）研究了去离子水在内径为230gm的圆形截面玻璃微管道内的流场结构，得到了从层流到充分发展湍流各流动状态下的轴向平均速度分布和湍流度... 详细信息

研究旨在确定微管道内流动从层流到湍流转捩的临界雷诺数。利用微观粒子图像测速技术（Micro-PIV）研究了去离子水在内径为230gm的圆形截面玻璃微管道内的流场结构，得到了从层流到充分发展湍流各流动状态下的轴向平均速度分布和湍流度分布，实验雷诺数为1020～3145，同时研究了微管道内的流动阻力特性。平均速度场和脉动速度场的实验结果表明微管道内从层流到湍流的转捩发生在Re=1800～1900左右，与流动阻力的测量结果一致，与宏观流动比较，并未发现微管道内的流动转捩有明显提前。实验结果还显示，当Re〉2700时，微管道内的平均流速分布和相对湍流度分布呈现典型的充分发展湍流状态特征。

关键词：流体力学湍流微观粒子图像测速系统(Micro-PIV) 微管道转捩

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超声速边界层转捩拟序结构大涡模拟

宇航学报 2006年第3期27卷 498-502页

作者：潘宏禄马汉东王强航天空气动力技术研究院北京100074

针对超声速边界层转捩问题,以五阶迎风和六阶对称紧致格式数值求解三维可压缩滤波Navier-Stokes方程,对马赫数4.5,雷诺数10000的空间发展超声速平板边界层的谐波扰动转捩问题进行了大涡模拟。时间推进采用紧致存储三阶Runge-Kutta方法,... 详细信息

针对超声速边界层转捩问题,以五阶迎风和六阶对称紧致格式数值求解三维可压缩滤波Navier-Stokes方程,对马赫数4.5,雷诺数10000的空间发展超声速平板边界层的谐波扰动转捩问题进行了大涡模拟。时间推进采用紧致存储三阶Runge-Kutta方法,亚格子尺度模型为修正Smagorinsky涡粘性模型。通过入口叠加一对线性最不稳定第一模态斜波扰动的方法,得到了从线性/弱非线性扰动增长、交替Λ涡结构出现到演化为发卡涡的转捩过程;针对剪切层结构等现象,给出了该转捩拟序运动的详细讨论。比较显示,转捩结构及摩擦系数曲线等同理论分析吻合。

关键词：超声速边界层转捩拟序结构大涡模拟

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考虑转捩的气冷涡轮气热耦合仿真

北京理工大学学报 2013年第5期33卷 479-483页

作者：尉庆国王强董小瑞苏铁熊中北大学机电工程学院山西太原030051

以NASA-MARKⅡ跨音速涡轮叶片以及某低压涡轮导叶为例进行了考虑转捩的气热耦合计算.首先开发了有限差分气热耦合求解器,采用直接耦合方法进行流固区域的数据传递,并采用AGS代数转捩模型来预测叶片表面的转捩流动现象.然后以NASA-MARK... 详细信息

以NASA-MARKⅡ跨音速涡轮叶片以及某低压涡轮导叶为例进行了考虑转捩的气热耦合计算.首先开发了有限差分气热耦合求解器,采用直接耦合方法进行流固区域的数据传递,并采用AGS代数转捩模型来预测叶片表面的转捩流动现象.然后以NASA-MARKⅡ叶片的5411号试验工况为例对该转捩模型进行了验证,对比表明AGS模型能够预测叶片表面的转捩流动过程,所预测的叶片表面温度分布与对流换热系数分布和实验值吻合较好.最后采用该耦合求解器对某双腔内冷以及尾缘劈缝的低压涡轮进行气热耦合计算,对叶片的热负荷进行了分析.

关键词：涡轮气热耦合湍流转捩热负荷

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逆压梯度转捩边界层流动结构显示

实验流体力学 2008年第2期22卷 68-73页

作者：郭辉彭艺李志勇王海文连祺祥北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

采用氢气泡时间线方法,对逆压梯度条件下人工激发平板边界层转捩过程中扰动的发展和演化特性进行观测,其中引入计数器技术实现对不同位置的平面图及侧面图的流动显示结果在同一相位条件下进行分析。除了T-S波和发卡涡等典型的流动结构,... 详细信息

采用氢气泡时间线方法,对逆压梯度条件下人工激发平板边界层转捩过程中扰动的发展和演化特性进行观测,其中引入计数器技术实现对不同位置的平面图及侧面图的流动显示结果在同一相位条件下进行分析。除了T-S波和发卡涡等典型的流动结构,试验结果还揭示出转捩过程中二次发卡涡的再生、展向多个发卡涡的出现以及流动破裂等重要现象的细节和机制。

关键词：边界层转捩拟序结构逆压梯度流动显示