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含盐液滴运动传热传质特性及其影响因素

空气动力学学报 2024年第4期42卷 55-64,I0001页

作者：唐宇豪柴得林马乙楗刘宇易贤桂业伟中国空气动力研究与发展中心结冰与防除冰重点实验室绵阳621000 空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室绵阳621000

船舶在极地等气候寒冷恶劣的海上环境航行时,海水飞沫易导致其上层结构结冰,严重时对船舶航行及室外环境作业安全造成威胁。准确预测海水飞沫结冰,对确保极地区域安全作业具有重要意义。海水飞沫结冰和纯水飞溅结冰的主要区别在于盐度... 详细信息

船舶在极地等气候寒冷恶劣的海上环境航行时,海水飞沫易导致其上层结构结冰,严重时对船舶航行及室外环境作业安全造成威胁。准确预测海水飞沫结冰,对确保极地区域安全作业具有重要意义。海水飞沫结冰和纯水飞溅结冰的主要区别在于盐度对结冰的影响,对于结冰问题,通常将海水飞沫简化为含盐的液态水滴(即含盐液滴,简称液滴)。数值模拟是研究含盐液滴结冰的重要手段,含盐液滴运动-传热传质过程是其结冰数值模拟的关键环节,决定了液滴撞击特性及与结冰相关的撞击液滴的物理量。本文在SHIPICE传热模型的基础上,提出了含盐液滴在运动过程中考虑质量损失及盐度变化的传热传质耦合模型;基于NNW-ICE平台,发展了拉格朗日框架下含盐液滴运动-传热传质耦合数值计算方法并开发了相应计算程序,实现了含盐液滴运动-传热传质过程的模拟;探究了含盐液滴运动-传热传质过程中的关键影响因素,系统分析了不同来流速度、温度、相对湿度和液滴粒径条件下的传热传质效应,为进一步发展含盐液滴结冰数值计算方法奠定了基础。

关键词：海水飞沫传热传质盐度变化结冰计算数值模拟

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矩形射流激波啸叫机理实验研究

声学学报 2024年第5期49卷 1083-1090页

作者：张俊龙覃晨赵佳锡中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室绵阳621000

为了解超声速欠膨胀射流激波啸叫噪声的产生机理,基于宽高比10∶1的矩形收缩喷管射流模拟实验装置,采用远场噪声测试及近场流动纹影测量相结合的方法,研究了超声速射流激波格栅结构的非定常运动规律,及其与大尺度旋涡相互作用产生啸叫... 详细信息

为了解超声速欠膨胀射流激波啸叫噪声的产生机理,基于宽高比10∶1的矩形收缩喷管射流模拟实验装置,采用远场噪声测试及近场流动纹影测量相结合的方法,研究了超声速射流激波格栅结构的非定常运动规律,及其与大尺度旋涡相互作用产生啸叫噪声的过程。实验结果表明不同方位激波啸叫噪声的产生机制存在差异,射流上游和侧边方向的激波啸叫主要是由大尺度旋涡与激波格栅尖梢相互作用而形成的弧形脉冲声波,而下游方向的激波啸叫噪声主要由马赫波辐射引起。实验探究了超声速射流激波格栅结构的非定常运动激发激波啸叫弧形脉冲波的过程,并采用高斯调制的弧形脉冲序列对激波啸叫噪声进行模拟。结果表明,激波啸叫弧形脉冲声波的离散性质以及多声源机制会导致高阶激波啸叫噪声的产生。

关键词：射流噪声矩形射流激波啸叫高速纹影

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频域电磁场计算的隐式熵修正有限体积方法

微波学报 2024年

作者：许勇丁明松江涛刘文君李坤璠李鹏傅杨奥骁中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所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

为提高电磁场计算精度和效率，提出一种直接求解散射场形式麦克斯韦方程组的全隐式频域有限体积数值方法。该频域有限体积法的半离散迭代求解过程包括空间通量的Steger-Warming迎风分裂计算，和定常虚拟时间推进的全隐式上下对称高斯-... 详细信息

为提高电磁场计算精度和效率，提出一种直接求解散射场形式麦克斯韦方程组的全隐式频域有限体积数值方法。该频域有限体积法的半离散迭代求解过程包括空间通量的Steger-Warming迎风分裂计算，和定常虚拟时间推进的全隐式上下对称高斯-赛德尔迭代（LU-SGS）算法求解两步骤。特别地为解决方程刚性带来的数值震荡和收敛缓慢问题，推导了一种零特征值的熵修正公式，对通量进行修正并补充相应的数值粘性缺省。典型数值算例显示，这种全隐频域有限体积法能采用大的库朗数计算具有无条件稳定特性，而且熵修正也有效抑制了电磁场数值震荡，大幅提高收敛速度。最后该方法应用于介质和复杂外形目标电磁散射计算，结果与矩量法等对比进一步验证了全隐频域有限体积法具有可靠的计算精度和效率，从而能更广泛地应用到频域电磁问题。

关键词：麦克斯韦方程组频域有限体积法熵修正隐式LU-SGS 雷达散射截面

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高超声速低密度风洞FLEET测速实验研究

力学学报 2024年

作者：殷一民陈爱国李猛陈力陈爽中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所

高超声速低密度风洞试验对高超声速飞行器的气动特性研究至关重要，气流速度是其中最受关注的重要参数之一。高超声速低密度风洞流场具有流速快、密度低等特点，给速度测量带来很大挑战。常规测速技术在高超声速低密度流场中应用时局限... 详细信息

高超声速低密度风洞试验对高超声速飞行器的气动特性研究至关重要，气流速度是其中最受关注的重要参数之一。高超声速低密度风洞流场具有流速快、密度低等特点，给速度测量带来很大挑战。常规测速技术在高超声速低密度流场中应用时局限较多，而FLEET技术具有不干扰流场、无需外加示踪物等优点，且直接以风洞工作气体为示踪分子，有望在高超声速低密度流场速度测量中发挥重要作用。本文首先研究了不同压强对FLEET信号的影响，发现随着压强的降低，光丝中心宽度逐渐展宽；在低密度条件下FLEET信号仍具有较高强度，可用于流场的速度测量分析。随后在Φ0.3m高超声速低密度风洞中分别对Ma5.0和Ma16.0来流条件开展了FLEET测速实验，结果表明，随延迟时间的增加，光丝中心宽度保持展宽趋势，荧光信号强度逐渐降低；与Ma5.0相比，在Ma16.0条件下荧光信号强度衰减速率更慢、光丝中心宽度更宽。通过FLEET试验测得的Ma5.0和Ma16.0条件下，风洞来流速度与皮托管测量值的最大相对偏差分别为0.31%和0.49%，表明FLEET技术能够为高超声速、低密度稀薄流动速度测量提供有效技术手段。

关键词：飞秒激光电子激发标记测速技术高超声速低密度风洞速度测量压强飞秒光丝

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风洞试验模型振动机理及主动控制研究进展

航空学报 2024年

作者：寇西平曾开春马涛路波杨智春西北工业大学结构动力学与控制研究所中国空气动力研究与发展中心飞行器流体物理全国重点实验室中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所

风洞常规测力试验中经常会出现模型大幅度振动的问题，影响试验数据精度甚至威胁设备安全。深入认识模型振动的发生机理，结合有效的控制手段减小试验中的模型振动幅值，对风洞试验研究有重要意义。首先介绍了风洞模型振动的危害与减小... 详细信息

风洞常规测力试验中经常会出现模型大幅度振动的问题，影响试验数据精度甚至威胁设备安全。深入认识模型振动的发生机理，结合有效的控制手段减小试验中的模型振动幅值，对风洞试验研究有重要意义。首先介绍了风洞模型振动的危害与减小模型振动的意义，分析了模型发生振动的机理，总结了常见的减小模型振动的方法及其研究进展，重点分析了主动振动控制方法涉及的内容与技术难点。已有的研究工作表明，在各种减缓模型振动的方法中，以压电堆作为作动器的主动控制方法最能符合工程实用要求，且减振效果较好。最后对大型风洞中模型振动控制需要研究的问题给出了若干建议。

关键词：模型振动振动主动控制压电堆作动器控制算法风洞试验

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高阶精度非线性加权格式权函数研究综述

空气动力学学报 2024年第6期42卷 1-14,I0001页

作者：毛枚良白进维闵耀兵马燕凯江定武中国空气动力研究与发展中心绵阳621000 空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室绵阳621000

在简述用于捕捉间断的非线性格式发展历程的基础上,依托五阶精度WENO格式,介绍了非线性加权格式在候选模板集选取、光滑度指标计算方法及其与非线性权的函数关系等方面做出的努力。对于非等宽候选模板集的情况,给出了保证非线性加权格... 详细信息

在简述用于捕捉间断的非线性格式发展历程的基础上,依托五阶精度WENO格式,介绍了非线性加权格式在候选模板集选取、光滑度指标计算方法及其与非线性权的函数关系等方面做出的努力。对于非等宽候选模板集的情况,给出了保证非线性加权格式精度的非线性权的量阶关系,强调了光滑度指标计算方法对格式精度和效率的重要性,提出了进一步开展多宽度模板集非线性加权格式研究的建议。

关键词：高阶精度非线性格式非线性加权方法极值点降阶问题非等宽候选模板集计算流体力学

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时变电磁场计算的隐式DTS-FVTD方法

电波科学学报 2024年

作者：许勇丁明松江涛李鹏傅杨奥骁中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所

为保持时间精度和提高计算效率，将双时间步（dual time-stepping， DTS）方法和隐式上下对称高斯-赛德尔迭代(lower-upper symmetric Gauss-Seidel， LU-SGS)算法引入到时域有限体积（finite-volume time-domain， FVTD）法电磁解算器... 详细信息

为保持时间精度和提高计算效率，将双时间步（dual time-stepping， DTS）方法和隐式上下对称高斯-赛德尔迭代(lower-upper symmetric Gauss-Seidel， LU-SGS)算法引入到时域有限体积（finite-volume time-domain， FVTD）法电磁解算器中，提出一种时变电磁场计算的隐式DTS-FVTD方法。DTS法具有2阶时间精度，无条件稳定格式使物理时间步可取任意值，其取值仅须考虑时间精度要求，而定常虚拟时间导数趋于零，虚拟时间步长满足稳定性要求，由此放松了通常显式方法和网格对物理时间步长的限制。全隐格式的前后向LU-SGS迭代算法采用大库朗数计算，并取消矩阵求逆运算从而减少了计算量和存储占用。典型二维、三维和复杂外形目标电磁散射计算结果表明，通过对物理时间步长、最大子迭代步数、子迭代收敛判据的合理选取，隐式DTS-FVTD方法能保证数值模拟精度并提升计算效率。

关键词：双时间步方法隐式LU-SGS 时域有限体积法雷达散射截面

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面向直升机吊挂飞行品质改善的模糊减摆控制

北京航空航天大学学报 2024年

作者：王洛烽陈仁良赵宇南京航空航天大学航空学院直升机动力学全国重点实验室中国空气动力研究与发展中心旋翼空气动力学重点实验室

针对有人直升机吊挂飞行面临的吊挂减摆效果和指令跟踪性能冲突导致飞行品质低的问题，提出一种融合飞行员意图的模糊减摆控制方法。构建了高置信度非线性人-机-吊挂闭环系统模型，分析了基于飞控系统减摆面临的吊挂减摆效果和指令跟踪... 详细信息

针对有人直升机吊挂飞行面临的吊挂减摆效果和指令跟踪性能冲突导致飞行品质低的问题，提出一种融合飞行员意图的模糊减摆控制方法。构建了高置信度非线性人-机-吊挂闭环系统模型，分析了基于飞控系统减摆面临的吊挂减摆效果和指令跟踪性能相互冲突问题，建立了飞行员意图模糊推理系统并与吊索摆角反馈控制律融合。仿真结果表明：模糊推理方法能够合理反映飞行员意图，将其与减摆控制器融合能够以符合飞行员意图的方式动态调整指令跟踪性能和吊挂减摆效果，避免了飞行员与减摆控制器的相互冲突引起飞行员诱发振荡，且鲁棒性较好。

关键词：直升机直升机吊挂模糊推理飞行员意图吊索摆角反馈飞行员诱发振荡

基于脉压波数-频率谱的水、空气通用的翼型尾缘散射噪声快速预测方法研究

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航空学报 2024年

作者：余荣科赵鲲冯和英章荣平李屹萌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湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室

翼型尾缘散射噪声是翼型自噪声的重要组成部分，普遍存在于水、空气两种介质中快速航行体及旋转机械的噪声中。基于湍流边界层脉动压力（以下简称“TBL脉压”）波数-频率谱的翼型尾缘散射噪声快速预测方法可实现对相关噪声的快速预测，... 详细信息

翼型尾缘散射噪声是翼型自噪声的重要组成部分，普遍存在于水、空气两种介质中快速航行体及旋转机械的噪声中。基于湍流边界层脉动压力（以下简称“TBL脉压”）波数-频率谱的翼型尾缘散射噪声快速预测方法可实现对相关噪声的快速预测，但现有方法在TBL脉压波数-频率谱建模时对压缩性的考虑不足，在压缩性差异明显的水、空气介质中通用性不强。本文基于可压缩理论基的TBL脉压波数-频率谱模型，结合Amiet翼型远场噪声传播积分模型建立了新的翼型尾缘散射噪声预测方法。通过声学风洞、水洞实验获得了空气、水两种介质中翼型表面的TBL脉压及远场噪声实验数据，对模型进行验证，并与也考虑了压缩性的经典Chase II模型进行对比。研究结果表明：本文TBL脉压波数-频率谱的在空气中有良好预测效果，能有效预测中高频区间内的噪声；在水中的也具有较好预测效果；本文模型在空气、水中的TBL脉压及噪声预测效果都优于Chase II模型，说明本模型在水、空气中具有通用性，同时也具备较高准确性。

关键词：翼型尾缘散射噪声快速预测方法脉压波数频率谱可压缩理论基预测模型声学风洞水洞