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逆压梯度湍流边界层的新涡粘模式

科学通报 1995年第15期40卷 1366-1369页

作者：王振东吴双群天津大学力学系天津300072

文献[1]提出了着重体现湍流应力各向异性的湍流新涡粘模式,并提出应用新涡粘模式预报湍流平均流动的途径:由每类剪切流比较基本流动已知的实验结果来寻找涡粘张量分量分布的规律,再去预报较复杂的剪切流动.本文对二维湍流边界层,按此途... 详细信息

文献[1]提出了着重体现湍流应力各向异性的湍流新涡粘模式,并提出应用新涡粘模式预报湍流平均流动的途径:由每类剪切流比较基本流动已知的实验结果来寻找涡粘张量分量分布的规律,再去预报较复杂的剪切流动.本文对二维湍流边界层,按此途径找到了涡粘张量分量的分布规律,并准确、简便地预报了逆压梯度二维湍流边界层的平均流动,与实验符合得相当好.

关键词：涡粘张量逆压梯度湍流边界层涡粘模式

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高超声速逆压梯度效应对壁面动载荷的影响

空天技术 2024年第3期2024卷 1-10页

作者：陈新元王丹赵小见杨党国周国成北京理工大学宇航学院国家国防科技工业局经济技术发展中心中国空气动力研究与发展中心空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室中国航空工业空气/动力研究院低雷诺数航空科技重点实验室

高超声速激波边界层干扰是高超声速飞行器壁面强动载的主要诱因，逆压梯度的存在进一步加剧了壁面动载荷环境的复杂程度。以平板加钝舵模型为研究对象，采用风洞脉动压力试验方法为技术手段，通过设计不同角度的钝面角度模拟不同强度的... 详细信息

高超声速激波边界层干扰是高超声速飞行器壁面强动载的主要诱因，逆压梯度的存在进一步加剧了壁面动载荷环境的复杂程度。以平板加钝舵模型为研究对象，采用风洞脉动压力试验方法为技术手段，通过设计不同角度的钝面角度模拟不同强度的逆压梯度，研究高超声速逆压梯度对脉动压力的时频和空间相关特性的影响。结果表明，逆压梯度的存在使得靠近钝翼附近的湍流边界层分离出现得更早，随着舵角的抬升，钝翼底部声压级增大，脉动压力由高频向低频迁移；无逆压梯度条件下的壁面脉动压力空间相关性辨识结果差异最明显，压力梯度引起的空间波数辨识结果变化较小。揭示了逆压梯度效应对高超声速动载荷环境的影响机制和规律，为新一代高超声速飞行器降载减振设计提供了一定的支撑。

关键词：高超声速风洞试验脉动压力逆压梯度时空相关性

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逆压梯度湍流边界层中的相干结构

北京航空航天大学学报 2002年第4期28卷 417-419页

作者：陆利蓬李兆瑞北京航空航天大学动力系

利用流动稳定性理论中一般共振三波的概念对 4种定常逆压梯度以及两种变逆压梯度湍流边界层的相干结构进行研究 .其中 2种变逆压梯度分别为压力梯度由小变大和由大变小 ,变化的终了具有相同的压力梯度 .通过计算得出逆压梯度能够激励相... 详细信息

利用流动稳定性理论中一般共振三波的概念对 4种定常逆压梯度以及两种变逆压梯度湍流边界层的相干结构进行研究 .其中 2种变逆压梯度分别为压力梯度由小变大和由大变小 ,变化的终了具有相同的压力梯度 .通过计算得出逆压梯度能够激励相干结构的生成和发展 ,而且逆压梯度越大作用越强 .在变压力梯度流动中 ,压力梯度由大变小的情况对相干结构的激励最强 .此外 ,逆压梯度使相干结构的流向尺度变小 ,而展向间距基本在 1 0 0个粘性长度左右。

关键词：逆压梯度相干结构湍流边界层压力梯度

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逆压梯度湍流边界层的实验研究

逆压梯度湍流边界层的实验研究

作者：张易轩哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

逆压梯度湍流边界层是自然界与工业生产中的常见现象,例如在机翼表面和叶轮表面等曲面上,其最为普遍的影响是导致边界层分离,进而产生各种不利情况。由于水下交通工具和潜艇的尾区同样存在曲面,所以也存在逆压梯度,其诱导产生的边界层... 详细信息

逆压梯度湍流边界层是自然界与工业生产中的常见现象,例如在机翼表面和叶轮表面等曲面上,其最为普遍的影响是导致边界层分离,进而产生各种不利情况。由于水下交通工具和潜艇的尾区同样存在曲面,所以也存在逆压梯度,其诱导产生的边界层分离一方面会导致涡脱,冲击尾部螺旋桨;另一方面会增大前行阻力,所以研究逆压梯度湍流边界层的性质至关重要。以此为背景,本文面向逆压梯度湍流边界层研究,首先设计并标定了整套实验装置。通过零压梯度下装置的壁面压力系数沿流向的分布验证了装置的合理性。并在不同雷诺数下调节尾翼角度找到其最佳值,使来流在前缘的驻点位于前缘顶部,同时证明了尾翼角度变化对压力系数分布的影响范围在主要测量区域之外。随后通过改变被测试部分上方的柔性顶板的形状调节主流压力分布完成了装置的逆压梯度标定工作。逆压梯度标定的结果表明实验装置最大可将边界层无量纲压力梯度系数β(β=δ/τ·(dp/dx))调节至9.73,是学界普遍标准认定的强逆压梯度,所以装置具备足够的逆压梯度调节能力。为了精确测量较高雷诺数(Re>1×10)下逆压梯度湍流边界层中粘性底层的速度分布进而计算壁面切应力,本文探究并改良了长距离micro-PIV测量系统。最终结果表明,在本文实验中涉及到的粘性底层厚度最小(≈120μm)的工况下,长距离micro-PIV可以在其范围内测得37个速度矢量,所有工况下的最小可分辨空间尺度平均约为5μm。最后本文分析了湍流边界层的热线信号,研究了3个雷诺数下逆压梯度湍流边界层的充分发展段中沿流向4个测量位置的湍流统计量分布规律及其相互之间的关联。并基于PIV数据,研究了同一雷诺数下逆压梯度湍流边界层中涡包形态及其沿流向的演化和边界层现象中上抛和下扫事件Q2/Q4的分布及演化。研究发现逆压梯度湍流边界层中存在上扬角度为29°涡包结构,并且上扬角随着无量纲压力梯度参数β的增大保持不变,有别于文献中的情况。在Q2/Q4分布中靠近边界层边缘的区域发现了未经报道的第3个峰值。

关键词：实验流体力学湍流边界层逆压梯度

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逆压梯度下近壁湍流的喷射和扫掠

中国工程科学 2003年第11期5卷 47-50页

作者：张强陆利蓬北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083

采用Fourier谱展开和紧致有限差分格式 ,选用两组共振三波为相干结构的初值 ,计算了其在零压和逆压梯度作用下的演化。对演化后期流场的 2 ,4象限的运动进行了详细的分析。结果发现 ,在逆压梯度下 ,扫掠对雷诺应力的贡献要强于喷射。无... 详细信息

采用Fourier谱展开和紧致有限差分格式 ,选用两组共振三波为相干结构的初值 ,计算了其在零压和逆压梯度作用下的演化。对演化后期流场的 2 ,4象限的运动进行了详细的分析。结果发现 ,在逆压梯度下 ,扫掠对雷诺应力的贡献要强于喷射。无论是在零压梯度还是逆压梯度下 ,uv和u2 在法向的输运主要是靠Q2 和Q4这两种运动来完成的。零压梯度下喷射部分对输运的贡献大于扫掠的部分。而在逆压梯度下喷射部分对输运的贡献明显减少。

关键词：相干结构湍流边界层逆压梯度直接数值模拟

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逆压梯度转捩边界层流动结构显示

逆压梯度转捩边界层流动结构显示

第七届全国实验流体力学学术会议

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

关键词：边界层转捩拟序结构逆压梯度流动显示

来源： cnki会议评论

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轴流压气机转子叶尖泄漏堵塞特性的试验研究

航空学报 2013年第12期34卷 2682-2691页

作者：刘宝杰张志博于贤君北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191

在低速大尺寸压气机试验台上,利用体视粒子图像测速(SPIV)技术详细测量了不同气动负荷水平的叶片、不同转子叶尖间隙大小和不同工作状态时转子通道内部的流场结构。定量分析了不同测量条件下转子通道内堵塞分布特点,讨论了影响堵塞发展... 详细信息

在低速大尺寸压气机试验台上,利用体视粒子图像测速(SPIV)技术详细测量了不同气动负荷水平的叶片、不同转子叶尖间隙大小和不同工作状态时转子通道内部的流场结构。定量分析了不同测量条件下转子通道内堵塞分布特点,讨论了影响堵塞发展的物理机制,旨在为转子尖部流动控制和模化研究提供必要的理论帮助。结果表明:在本文的各种测量条件下,叶尖泄漏堵塞均呈现非线性、非单调性的特征,通常在叶片通道内出现堵塞峰值;叶片通道内的逆压梯度是堵塞增长的重要物理机制,在逆压梯度环境下,堵塞起始区域的流量越大,堵塞增长得越迅速,堵塞起始区域流体的总压损失越高,堵塞越容易引起失速;泄漏流与主流之间存在较强的湍流掺混,在这个物理过程中,黏性和湍流脉动所带来的主流与泄漏流之间的动能输运是使得堵塞衰减的主要物理机制。

关键词：叶尖泄漏涡端壁堵塞逆压梯度湍流掺混体视粒子图像测速压气机

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激波对气膜干扰作用的抑制机理研究

推进技术 2017年第8期38卷 1812-1818页

作者：徐华孙冰王太平北京航空航天大学宇航学院北京100191

为了研究激波对气膜冷却效果的破坏机理,并消除这种影响,以平板壁面为基础设计了一种带有卸压槽的壁面结构。通过数值计算研究了主流马赫数为3.2,冷流马赫数分别为1.0、0.6和0.4三种工况下开槽壁面对激波破坏的抑制作用。结果表明,在有... 详细信息

为了研究激波对气膜冷却效果的破坏机理,并消除这种影响,以平板壁面为基础设计了一种带有卸压槽的壁面结构。通过数值计算研究了主流马赫数为3.2,冷流马赫数分别为1.0、0.6和0.4三种工况下开槽壁面对激波破坏的抑制作用。结果表明,在有激波入射的条件下,开槽壁面比平板壁面具有更好的流场结构,可使激波导致的近壁气膜的分离区最多减小至原来的三分之一,并有效减弱气膜入射后在肩部产生的反向涡旋对,这很好地抑制了气膜的卷吸和与主流的掺混。计算显示开槽壁面最大能够使壁面冷却效率提高6%,且这种作用效果与通过卸压槽的气流流量大小有关。此外仿真结果表明,在相同条件下波前卸压较波后卸压效果更好。通过合理安排卸压槽位置及槽面宽度,可以将总压损失控制在合理范围内。

关键词：激波气膜分离逆压梯度边界层吸除冷却效率

涡环泄气方式下通气空化的非定常流动特性研究

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兵工学报 2014年第5期35卷 711-718页

作者：段磊王国玉付细能北京理工大学机械与车辆学院北京100081

为了了解涡环泄气方式下通气空化的非定常流动特性,采用实验和数值计算的方法研究了绕锥头回转体通气空化流场。数值计算中,为了精确捕捉由于分离流动而产生的旋涡结构采用了基于空间尺度修正的滤波器模型(FBM).实验中,采用高速录像技... 详细信息

为了了解涡环泄气方式下通气空化的非定常流动特性,采用实验和数值计算的方法研究了绕锥头回转体通气空化流场。数值计算中,为了精确捕捉由于分离流动而产生的旋涡结构采用了基于空间尺度修正的滤波器模型(FBM).实验中,采用高速录像技术观察了对应工况下绕锥头回转体通气空化的空泡形态。研究结果表明:数值计算与实验结果取得较好的一致;通气空化的非定常流动现象为空泡尾流区云雾状空泡团的断裂脱落过程;空泡闭合位置的高压与空泡区域的低压形成较大逆压梯度,使空泡区域出现流动分离,进而在空泡区域产生复杂的旋涡结构,此旋涡结构与主流相互作用引起了空泡断裂,从而产生了脱落空穴涡。

关键词：流体力学通气空化逆压梯度流动分离空泡脱落