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小攻角下波纹壁对圆锥高超声速边界层稳定性的影响

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气体物理 2024年第2期9卷 66-80页

作者：张成键桂裕腾李学良成江逸吴杰华中科技大学航空航天学院湖北武汉430074

为了获得高升阻比,高超声速飞行器飞行通常带有一定攻角。波纹壁是在0°攻角条件下可以延迟高超声速边界层转捩的潜在手段,但在带攻角条件下波纹壁是如何影响不稳定波发展的目前尚不明晰。为研究在小攻角条件下波纹壁对高超声速边界层... 详细信息

为了获得高升阻比,高超声速飞行器飞行通常带有一定攻角。波纹壁是在0°攻角条件下可以延迟高超声速边界层转捩的潜在手段,但在带攻角条件下波纹壁是如何影响不稳定波发展的目前尚不明晰。为研究在小攻角条件下波纹壁对高超声速边界层内不稳定波发展的影响,在Mach数为6的Ludwieg管风洞中采用高速红外相机和高频压力传感器(PCB)对1°攻角光滑和波纹壁尖锥进行了边界层稳定性的实验研究,重点分析了不稳定波沿不同方位角和流向位置的发展。实验结果显示:1°攻角条件下主导高超声速边界层转捩的不稳定波是第2模态波。1°攻角条件下,波纹壁在45°方位角下对转捩没有延迟效果,而在90°、 135°和180°方位角下波纹壁对转捩具有促进效果。

关键词：高超声速边界层稳定性小攻角波纹壁转捩

基于环境源项法的SST γ-Re_(θt)转捩模型修正

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农业机械学报 2023年第2期54卷 151-159页

作者：叶长亮王福军汤远陈俊郑源河海大学能源与电气学院南京211100 中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

边界层转捩的准确预测对于提高轴流泵内部流动计算精度具有重要意义。以轴流泵叶片的简化模型——水翼为研究对象,探索了SSTγ-Re_(θt)转捩模型在不同雷诺数下的适用性。研究发现,在低雷诺数条件(Re_(L)小于1.6×10^(6))下,SSTγ-Re_(... 详细信息

边界层转捩的准确预测对于提高轴流泵内部流动计算精度具有重要意义。以轴流泵叶片的简化模型——水翼为研究对象,探索了SSTγ-Re_(θt)转捩模型在不同雷诺数下的适用性。研究发现,在低雷诺数条件(Re_(L)小于1.6×10^(6))下,SSTγ-Re_(θt)转捩模型的预测精度与试验值较为接近;在高雷诺数条件下,随着雷诺数的增大,SSTγ-Re_(θt)转捩模型预测的边界层转捩位置相较试验值逐渐靠前,说明SSTγ-Re_(θt)转捩模型对高雷诺数水翼边界层转捩发生的判断效果不佳。基于此,针对SSTγ-Re_(θt)模型中输运方程采用环境源项法进行修正,引入环境湍动能和环境湍流比耗散率参数,建立了湍流比耗散率与雷诺数的关系,得到SSTγ-Re_(θt)转捩修正模型。在Donaldson修型尾缘水翼和NACA0016水翼高雷诺数流动中验证表明,修正模型提高了水翼边界层转捩位置及其它流场参数预测的准确性。

关键词：水翼转捩修正环境源项

壁面换热条件下高负荷压气机叶片分离剪切层转捩机理研究

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工程热物理学报 2023年第9期44卷 2376-2389页

作者：王名扬阳诚武赵胜丰张燕峰卢新根中国科学院工程热物理研究所/轻型动力重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

本文采用大涡模拟(LES)方法研究了低雷诺数(Re=1.5×10^(5))下不同壁面条件(绝热壁和等温冷却壁)对两种不同负荷水平的压气机叶片(IET-ULF1和IET-ULF2)分离剪切层转捩特性的影响。研究表明:壁面冷却减小了近壁气流运动黏性,削弱湍流耗... 详细信息

本文采用大涡模拟(LES)方法研究了低雷诺数(Re=1.5×10^(5))下不同壁面条件(绝热壁和等温冷却壁)对两种不同负荷水平的压气机叶片(IET-ULF1和IET-ULF2)分离剪切层转捩特性的影响。研究表明:壁面冷却减小了近壁气流运动黏性,削弱湍流耗散对分离剪切层应起的稳定作用。对于压气机叶片IET-ULF1,壁面冷却诱发剪切层更快失稳,显著加速转捩过程;对于具有更高负荷水平的叶片IET-ULF2,壁面冷却对转捩的调控效果相对较弱。分离剪切层下方回流掺混、大尺度三维发卡涡破碎以及近壁低能流体的“上喷–下扫”过程决定了湍流脉动水平和气动损失。当存在壁面冷却时,分离剪切层转捩过程涡动力学强度受到抑制,湍流脉动产生速率减小,延缓了边界层发展,IET-ULF1和IET-ULF2叶型损失分别降低18.2%和22.1%。

关键词：壁面换热压气机叶片分离剪切层转捩气动损失

Gao-Yong湍流模型对边界层转捩的适用性研究

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清华大学学报（自然科学版） 2023年第4期63卷 642-648页

作者：孙逸凡朱炜吴玉新祁海鹰清华大学能源与动力工程系北京100084

准确预测边界层转捩对深入理解湍流边界层发展和飞行器翼型优化工业应用等具有重要意义。为提升Gao-Yong(G-Y)湍流模型对平板边界层发展及转捩特性预测的准确性与适用性,该文提出了采用G-Y漂移位矢Reynolds数(ReT)表征当地湍流脉动强度... 详细信息

准确预测边界层转捩对深入理解湍流边界层发展和飞行器翼型优化工业应用等具有重要意义。为提升Gao-Yong(G-Y)湍流模型对平板边界层发展及转捩特性预测的准确性与适用性,该文提出了采用G-Y漂移位矢Reynolds数(ReT)表征当地湍流脉动强度的方法,建立实度系数(Cs)与ReT间的函数关系,解决G-Y湍流模型中Cs取值间断、分布离散的问题。基于开源OpenFOAM软件开发了改进G-Y湍流模型的求解器,对经典平板边界层和转捩实验开展计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟并验证。研究结果表明,相比k-ω等传统雷诺平均(Reynolds averaged Naviers-Stokes,RANS)模型,改进后的G-Y湍流模型不仅能准确模拟边界层流动特征,还能合理预测边界层发展过程及转捩位置,准确性较高。结果表明,经过改进的G-Y湍流模型可进一步用于对边界层转捩特性的研究。

关键词：数值模拟 G-Y湍流模型平板边界层转捩

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可控扩散叶型振荡叶栅边界层转捩特性分析

热能动力工程 2022年第12期37卷 1-10页

作者：韩斌虞培祥童歆沈昕上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

为研究某重型燃气轮机的压气机叶栅在振荡条件下的非定常响应特性,采用基于γ-Re_(θ)转捩模型的雷诺时均方程对可控扩散叶型组成的振荡叶栅进行了数值计算,研究了折合频率、来流攻角和前缘造型对叶片气动性能及表面边界层发展的影响。... 详细信息

为研究某重型燃气轮机的压气机叶栅在振荡条件下的非定常响应特性,采用基于γ-Re_(θ)转捩模型的雷诺时均方程对可控扩散叶型组成的振荡叶栅进行了数值计算,研究了折合频率、来流攻角和前缘造型对叶片气动性能及表面边界层发展的影响。结果表明:叶片吸力面发生分离前存在较大的压力波动,边界层转捩后叶片表面压力波动减小;叶片振动对可控扩散叶型的分离转捩特性影响较大,随着叶片振动折合频率的增大,叶片吸力面边界层分离转捩位置向叶片前缘移动;通过优化前缘曲率造型能抑制边界层转捩位置的前移,同时改善振动状态下的前缘压力波动特征。

关键词：压气机可控扩散叶型非定常流动层流分离泡转捩

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平面叶栅边界层的转捩试验及数值模拟

计算物理 2023年第3期40卷 307-313页

作者：孙天野祝宝山王红彪清华大学能源与动力工程系北京100084

基于温敏漆(TSP)技术,以跨音速平面叶栅为研究对象,开展平面叶栅边界层转捩位置的试验以及数值模拟研究。试验结果表明:利用TSP测量技术可以得到平面叶栅表面的温度分布,进而判断边界层转捩位置。通过CFD(Computational Fluid Dynamics... 详细信息

基于温敏漆(TSP)技术,以跨音速平面叶栅为研究对象,开展平面叶栅边界层转捩位置的试验以及数值模拟研究。试验结果表明:利用TSP测量技术可以得到平面叶栅表面的温度分布,进而判断边界层转捩位置。通过CFD(Computational Fluid Dynamics)数值方法完成验证工作。

关键词：跨音速平面叶栅转捩温敏漆计算流体力学

高超声速三维边界层转捩数值研究进展及预测软件

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空气动力学学报 2023年第11期41卷 1-19,I0001页

作者：黄章峰张宇琦天津大学机械工程学院天津300072

高超声速边界层转捩问题已经成为飞行器设计需要考虑的一个关键因素,也是高超声速流动研究的热点和难点。三维边界层中存在横流、流向涡、接触线三种典型的流动结构和失稳特征,他们诱导转捩的机理不同。本文总结了低雷诺数湍流、γ-Re_(... 详细信息

高超声速边界层转捩问题已经成为飞行器设计需要考虑的一个关键因素,也是高超声速流动研究的热点和难点。三维边界层中存在横流、流向涡、接触线三种典型的流动结构和失稳特征,他们诱导转捩的机理不同。本文总结了低雷诺数湍流、γ-Re_(θt)、k-ω-γ、层流动能4种常用转捩模型的构造、适用性及应用情况,介绍了适用于三维边界层的BiGlobal、PSE3D、TriGlobal三种全局稳定性分析方法,分析了基于转捩预测e^(N)方法的eMalik、LASTRAC、LILO、HyTEN等转捩软件的优缺点,展望了高超声速三维边界层转捩研究及软件开发的未来。

关键词：转捩预测软件三维边界层高超声速

三维边界层转捩预测HyTEN软件在高超声速典型标模中的应用

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空天技术 2023年第1期2023卷 150-158页

作者：万兵兵陈曦陈坚强袁先旭段茂昌黄章峰涂国华中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室天津大学力学系

转捩预测技术是飞行器减阻增程设计的重要手段之一。eN方法是基于稳定性理论建立的常用可靠转捩预测方法,但是由于飞行器实际外形呈现出三维复杂特征,该方法离工程应用还存在较大距离。为此开发了一款基于三维边界层eN方法的高超声速转... 详细信息

转捩预测技术是飞行器减阻增程设计的重要手段之一。eN方法是基于稳定性理论建立的常用可靠转捩预测方法,但是由于飞行器实际外形呈现出三维复杂特征,该方法离工程应用还存在较大距离。为此开发了一款基于三维边界层eN方法的高超声速转捩预测软件。同时,结合风洞实验与飞行试验,开展了该软件对圆锥、升力体等高超声速典型标模的转捩预测与分析研究,实现了该软件对Mack模态、横流模态、流向涡失稳等典型转捩机制预测的应用。通过与实验数据对比,获得了更多流动条件下典型外形的转捩判据,丰富了转捩判据知识库,不断提高软件的转捩预测精度。

关键词： eN方法转捩升力体风洞实验飞行试验

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中国竞技话语的身体知识型之近现代转捩

体育与科学 2023年第6期44卷 10-18页

作者：张震甄岢鑫华东师范大学体育与健康学院北京外国语大学体育教研部

在近现代“物竞天择”的国际政治生态下，竞技成为非常重要的身体知识型，为动员举国力量提供了精神与物质的双重支撑。“竞技”一词由日语译入，用于翻译athletics, sports等词，在与中国古典竞争观念冲突融合过程中，发生了福柯知识... 详细信息

在近现代“物竞天择”的国际政治生态下，竞技成为非常重要的身体知识型，为动员举国力量提供了精神与物质的双重支撑。“竞技”一词由日语译入，用于翻译athletics, sports等词，在与中国古典竞争观念冲突融合过程中，发生了福柯知识考古学意义上的“古代知识型”向“现代知识型”的转捩，体现为四方面：(1)由君王和贵族的政治身体之竞技转化为举国之民参与的身体政治；(2)由大众娱乐消遣和民间祭祀的竞赛活动转化为国家在场的全民政治祭祀；(3)由“非道德”的身体话语转化为包含女性在内之全民都要承担的道德责任；(4)由自上而下的政治转化为日常生活的知识话语，完成了从全国竞技到全民竞技的转型。竞技话语的身体知识构建，其表层是健康知识、卫生观念和身体管理方式的变化，实质却是国家权力结构透过身体知识型的变化，实现了现代性规训的转捩。在竞技话语的知识中，民族权力被强健的身体、积极竞争的精神和坚忍的意志所表征。竞技话语所体现的集体理念对中华民族共同体意识的构建有着重要的意义，也是想象共同体生产的身体主体。

关键词：竞技话语身体知识型转捩具身话语