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高速风洞起动特性数值模拟

航空动力学报 2020年第7期35卷 1361-1368页

作者：丛成华任泽斌李松孙运强南京航空航天大学航空学院非定常空气动力学与流动控制工业和信息化部重点实验室南京210016 中国空气动力研究与发展中心设备设计及测试技术研究所四川绵阳621000

为获得高速风洞起动过程中的流场结构变化特性,采用数值模拟方法,使用二维轴对称模型对Φ0.5 m高速风洞喷管段、试验段和扩压器段的流场特性进行了研究,控制方程为黏性可压缩非定常Navier-Stokes方程。对试验段马赫数为5和10两种状态下... 详细信息

为获得高速风洞起动过程中的流场结构变化特性,采用数值模拟方法,使用二维轴对称模型对Φ0.5 m高速风洞喷管段、试验段和扩压器段的流场特性进行了研究,控制方程为黏性可压缩非定常Navier-Stokes方程。对试验段马赫数为5和10两种状态下的流场建立过程进行了对比,结果表明,在风洞起动过程中,喷管内的附面层很厚,激波与附面层相互作用形成复杂的激波结构。试验段马赫数为5时在喷管段形成正激波,试验段马赫数为10时自喷管段形成激波串,起动压比低于按照正激波理论所计算得到的压比。激波串的起动速度较正激波慢,但稳定性较正激波好。起动过程中,气流发生过度欠膨胀,波前瞬时马赫数远大于喷管的设计马赫数。喷管出口的自由射流与收集器作用复杂,收集器溢流对试验段建立稳定的流动起关键作用。

关键词：高速风洞起动过程激波结构激波串试验舱收集器溢流非定常模拟

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高速风洞等离子体流动控制实验技术研究

实验流体力学 2014年第2期28卷 27-31,44页

作者：李峰高超郑博睿王玉帅西北工业大学翼型叶栅空气动力学国家级重点实验室西安710072

针对开展等离子体高速流动控制研究的技术需求,通过专用模型及实验机构设计、绝缘密封走线、多层电磁屏蔽等技术手段,建立了一套适用于高速风洞的等离子体流动控制系统,提出了等离子体高速流动控制风洞实验的技术规范和运行策略,并初步... 详细信息

针对开展等离子体高速流动控制研究的技术需求,通过专用模型及实验机构设计、绝缘密封走线、多层电磁屏蔽等技术手段,建立了一套适用于高速风洞的等离子体流动控制系统,提出了等离子体高速流动控制风洞实验的技术规范和运行策略,并初步探索了等离子体激励对二元翼型绕流的控制规律。采用该技术后,解决了高压电缆的绝缘、密封走线问题,模型与实验机构的感应电压减小90%以上。风洞实验结果表明:实验系统运行稳定,实验数据可靠,等离子体激励对Ma=0.2的流动可实现有效控制;施加等离子体激励后,NACA0012翼型的流动分离明显减弱,升力增大,阻力减小,临界失速迎角增大2°,最大升力系数增大4%,总体气动性能得到显著提升。

关键词：风洞实验流动控制等离子体高速风洞实验技术

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高速风洞动导数试验精准度提升研究

空气动力学学报 2016年第5期34卷 606-610页

作者：潘金柱张杰才义徐明中航工业空气动力研究院高速高雷诺数重点实验室辽宁沈阳110034

随着高机动性飞行器的发展,准确获取飞行器的动导数尤为重要,进而对传统动导数试验技术的精准度要求越来越高。然而,在高速风洞试验中,由于模型尺寸小、气动载荷大、振动幅值小,与低速动导数试验相比,高速动导数试验面临的困难更大。为... 详细信息

随着高机动性飞行器的发展,准确获取飞行器的动导数尤为重要,进而对传统动导数试验技术的精准度要求越来越高。然而,在高速风洞试验中,由于模型尺寸小、气动载荷大、振动幅值小,与低速动导数试验相比,高速动导数试验面临的困难更大。为了提高高速动导数的试验精准度,针对以上特点,对模型在振动过程中的受力情况、振动机构设计以及信号干扰等问题进行了详细分析与总结,并应用于型号试验中,试验结果显示高速风洞动导数重复性精度提高至10%以内。通过所做的研究工作,高速动导数试验技术得到了提升,同时,文中对高速动导数试验技术的未来发展趋势也做了简要介绍。

关键词：高速风洞动导数振动机构信号干扰

内埋武器高速风洞弹射投放模型试验关键技术研究

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力学学报 2018年第6期50卷 1346-1355页

作者：宋威鲁伟蒋增辉白鹏中国航天航天空气动力技术研究院北京100074

针对新一代战斗机超声速内埋武器弹射投放分离安全性问题,采用高速风洞投放实验技术研究内埋武器从开式武器舱弹射投放分离动态运动过程,风洞投放模型试验过程中采用除垂直加速度不足外,其余全部运动严格相似的轻模型相似设计方法,并针... 详细信息

针对新一代战斗机超声速内埋武器弹射投放分离安全性问题,采用高速风洞投放实验技术研究内埋武器从开式武器舱弹射投放分离动态运动过程,风洞投放模型试验过程中采用除垂直加速度不足外,其余全部运动严格相似的轻模型相似设计方法,并针对轻模型法垂直加速度不足所导致的投放垂直位移偏离实物位移问题,采用一种简单易行的公式修正法进行补偿,试验给出了不同初始弹射投放分离条件下,内埋武器从载机投放分离后运动轨迹与姿态角随分离时间的变化规律,试验马赫数Ma=1.5.研究结果表明:初始投放分离角速度对内埋武器投放分离后的运动轨迹及姿态角有较大的影响,当初始投放分离角速度ω_(z0)~s=0°/s时,内埋导弹出舱后先向下运动远离载机的流场干扰区,之后逐渐向载机方向抬升靠近并最终碰撞载机,高速风洞投放试验结果是不安全的,但经过公式修正后投放试验结果比较乐观,垂直方向运动仍然一直下降远离载机,这说明采用高速风洞投放试验得出的导弹不安全投放分离对真实载机来说不一定会出现,高速风洞投放试验结果比较保守.当初始投放分离角速度ω_(z0)~s=15?/s和ω_(z0)~s=30°/s时,内埋导弹投放分离后运动趋势几乎一致,均没出现向载机靠近的现象,内埋导弹具有一定的初始投放分离角速度有利于内埋武器的安全分离.

关键词：内埋武器高速风洞风洞投放实验技术轻模型法公式修正法

连续式高速风洞液氮降温供配气系统设计与实现

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工程力学 2021年第11期38卷 240-247页

作者：李峰高超西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国家重点实验室陕西西安710072

研制低温高雷诺数风洞对我国国防工业的发展具有重要战略意义和工程应用价值。通过喷注液氮的方式,建成了国内第一套适用于连续式高速风洞的降温系统。介绍了NF-6连续式高速风洞降温系统的总体方案和主要技术指标,重点论述了其中供配气... 详细信息

研制低温高雷诺数风洞对我国国防工业的发展具有重要战略意义和工程应用价值。通过喷注液氮的方式,建成了国内第一套适用于连续式高速风洞的降温系统。介绍了NF-6连续式高速风洞降温系统的总体方案和主要技术指标,重点论述了其中供配气系统结构和技术原理,并给出了运行调试结果。测试结果表明:NF-6风洞降温系统的液氮需求量计算方法正确,液氮存储装置工作稳定,液氮存储量和驱动气源的能力满足降温实验要求;配气系统设计合理,预增压装置工作稳定,喷前压和挤推压控制平稳;供配气系统与整体降温系统匹配良好,总温、总压、马赫数及运行时间等关键指标达到设计要求,风洞实验雷诺数提高近50%。

关键词：供配气系统液氮降温连续式高速风洞雷诺数

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火星探测降落伞模型高速风洞变迎角试验技术

宇航学报 2019年第12期40卷 1461-1467页

作者：杨贤文郝东易国庆师建元郭鹏中国空气动力研究与发展中心

为获得火星探测器物伞系统动力学仿真中需要使用的降落伞轴向力、法向力、俯仰力矩系数,开展了火星探测降落伞模型高速风洞变迎角试验技术研究,研制了火星探测降落伞模型高速风洞变迎角试验装置,进行了火星探测降落伞模型高速风洞变迎... 详细信息

为获得火星探测器物伞系统动力学仿真中需要使用的降落伞轴向力、法向力、俯仰力矩系数,开展了火星探测降落伞模型高速风洞变迎角试验技术研究,研制了火星探测降落伞模型高速风洞变迎角试验装置,进行了火星探测降落伞模型高速风洞变迎角试验,获得了火星探测降落伞模型在马赫数范围0.4~0.8、迎角范围0°~25°时的轴向力、法向力和俯仰力矩系数,并对支撑干扰及洞壁干扰影响进行了扣除修正。试验结果表明:火星探测降落伞模型的轴向力系数随迎角变化较小;常规透气伞的法向力系数随迎角增大而增大,在马赫数为0.4和0.6时,低透气伞的法向力系数在小迎角时随迎角增大而减小;在马赫数范围0.4~0.8时,常规透气伞静稳定,低透气伞的静稳定性较常规透气伞减小,在马赫数为0.4和0.6时,低透气伞在零迎角时静不稳定,出现了非零配平迎角。

关键词：降落伞高速风洞测力变迎角火星探测

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高速风洞试验中的视频测量技术进展

实验流体力学 2015年第2期29卷 1-7页

作者：张征宇黄叙辉尹疆周润高峰李多中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000

视频测量(Videogrammetry)技术因其对试验模型设计无特殊要求,受到国内外风洞试验机构的青睐。本文在介绍视频测量的理论基础之上,面向高速风洞试验的振动噪声环境,分析了飞行器精细化风洞试验对视频测量技术的需求,综述了大角度大重叠... 详细信息

视频测量(Videogrammetry)技术因其对试验模型设计无特殊要求,受到国内外风洞试验机构的青睐。本文在介绍视频测量的理论基础之上,面向高速风洞试验的振动噪声环境,分析了飞行器精细化风洞试验对视频测量技术的需求,综述了大角度大重叠数字图像的外方位元素解算、标记点及其图像处理、相机标定和气动光学波前畸变场测量等技术进展。在2m量级的高速风洞中,通过多个工程实例表明:视频测量的精度高,同期试验迎角视频实测数据的标准差≤0.0075°;同期动态变形实测数据的标准不确定度为5.232±0.082mm;为气动光学效应的研究与测量提供了新途径,其光路简单、无需使用价格昂贵的相干光源。

关键词：视频测量模型变形姿态角气动光学高速风洞

高速风洞中大型飞机典型支撑方式干扰特性研究

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空气动力学学报 2019年第1期37卷 68-74页

作者：李强刘大伟许新陈德华魏志空气动力学国家重点实验室四川绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所四川绵阳621000

分析了大型飞机在高速风洞中常用的支撑形式(尾支撑、腹支撑和条带支撑)的干扰特性,比较了尾支撑干扰试验中辅助支撑装置的二次干扰量,为大型飞机高速风洞试验的支撑选择提供了参考依据。以Ty-154标模为研究对象,基于结构嵌套网格,通过... 详细信息

分析了大型飞机在高速风洞中常用的支撑形式(尾支撑、腹支撑和条带支撑)的干扰特性,比较了尾支撑干扰试验中辅助支撑装置的二次干扰量,为大型飞机高速风洞试验的支撑选择提供了参考依据。以Ty-154标模为研究对象,基于结构嵌套网格,通过数值求解Ty-154标模有、无支撑的气动特性获取了相应的支撑干扰量,分析了支撑干扰产生的机理。通过数值模拟尾支撑、腹支撑和条带支撑的组合状态,探索了辅助支撑装置的二次干扰影响。结果表明:数值模拟与试验结果吻合较好,研究结果可靠性高;尾支撑对试验模型的阻力和俯仰力矩系数干扰较大,条带支撑对试验模型的升阻特性干扰较小,腹支撑对试验模型的阻力系数干扰较大,对俯仰力矩系数干扰较小;Ma>0.9时三种支撑形式的干扰量均迅速增加,腹支撑形式的干扰量增加最为剧烈;在尾支撑干扰修正试验中,腹支撑与条带支撑引起的二次干扰量均很小,工程应用可忽略。

关键词：高速风洞风洞试验计算流体力学支撑干扰大型飞机二次干扰

CG-01高速风洞弹箭模型动稳定性导数实验系统设计

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兵工学报 2021年第11期42卷 2522-2530页

作者：薛栋刘金王欢尹晋涛江春茂袁先士西安现代控制技术研究所陕西西安710065 中国航天空气动力技术研究院北京100074

为在风洞中真实模拟弹箭飞行运动状态,提高弹箭模型动稳定性导数测量水平,在CG-01高速风洞全新研制了一套动稳定性导数实验系统。该系统包含控制子系统、数据采集子系统、数据处理子系统和中小长细比模型实验装置、大长细比模型俯仰振... 详细信息

为在风洞中真实模拟弹箭飞行运动状态,提高弹箭模型动稳定性导数测量水平,在CG-01高速风洞全新研制了一套动稳定性导数实验系统。该系统包含控制子系统、数据采集子系统、数据处理子系统和中小长细比模型实验装置、大长细比模型俯仰振动实验装置、旋转弹模型实验装置3个不同的实验装置。针对中小长细比模型,采用传统强迫振动方法建立了滚转、偏航和俯仰振动的实验装置;通过尾部强迫振动方式,开发出针对小口径、大长细比模型的俯仰振动实验装置;利用电机驱动弹体旋转,研制出两自由度旋转模型实验装置。整套实验系统经过了标模风洞验证实验,结果表明:中小长细比模型动稳定性导数实验装置在不同马赫数和迎角下测量的结果具有较高的精度;与国内外实验数据和计算流体力学数据进行了对比分析,实验结果处在可接受的误差范围内。大长细比模型和旋转模型动稳定性导数实验装置具有较高的工程应用价值。

关键词：弹箭模型动稳定性导数实验系统高速风洞 Basic Finner模型