涡流发生器在进气道亚音速扩压器附面层和流动控制中的应用

本文介绍了在进气道亚音速扩压器不分离情况下,使用同向旋转涡流发生器控制附面层和流场的特点。分析了当涡流发生器用于造成高低压区横向流动和减小二次流损失时,其涡片的安排和结构参数的选择原则。试验表明,对出口截面存在明显高低压区的进气道亚音扩压器,使用h/W(或h/H)=0.10,l/L=0.72,s/h=2.3～2.8,h/c=0.5等参数的同向旋转涡流发生器,总压恢复保持不下降或有所提高的情况下,不仅可以大大改善出口流场不均匀,而且总压脉动畸变也略有改善。     

用网格法计算任意平面形状超、亚音速机翼阻力

本文根据网格法计算出的压强分布,利用由远场法给出的机翼升致波阻和旋涡阻力公式,计算出在超、亚音速情况具有任意平面形状(在超音速情况可具有任意亚音速前缘形状)机翼的阻力,克服了用网格法计算具有亚音速前缘绕流时的困难,扩大了网格法在机翼气动力计算上的应用范围。按本文方法计算出的典型算例与解析结果比较得到了非常满意的一致。本文方法也同样适用于其它的机翼离散数值解。     

进口速度分布对二元亚音速扩压器的流动和性能的影响

本文在文[1]、[2]的基础上,进一步做了扩压器进口截面非对称速度分布对扩压器内流动及其性能影响的试验研究。试验结果表明,进口截面速度分布状况对扩压器性能,起始分离点位置和分离区高度有影响,在扩压器中起始分离点的位置和分离区范围主要取决于进口附面层内层的速度分布而不是外层速度分布。速度分布不均匀系数α可作为描述具有均匀中心流的进口速度分布。     

航天飞机在再入段的亚音速空气动力特性的一种有效算法

本文采用吸力比拟原理,结合基本解的数值计算方法,用来计算航天飞机机翼从小迎角到大迎角(a=0°～30°)的亚音速纵向气动特性;而对零升阻力和机身气动特性,则用工程估算方法计算。由于目前的航天飞机,一般为下单翼的复杂外形翼-身组合体,根据文[9]的原理,可忽略翼-身干扰对纵向气动特性的影响。 本文导得可以计及涡效应的任意平面形状边条机翼的亚音速气动特性的计算公式,亦可计算尖梢机翼的展向升力分布。公式中所需的位流系数可采用涡格面元法进行数值计算来获得,压缩性效应则通过位流系数来计及。 本文计算了多种机翼和航天飞机的气动特性。与实验数据比较表明,本方法具有方法简便、计算快速和计算结果具有设计精度的优点,是计算航天飞机亚音速气动特性的一种有效方法。可供航天飞机初步设计使用,亦可作为航天飞机气动优化设计系统中的子系统。经过适当推导,本方法可推广应用于亚音速前缘的超音速情况。     

两种S形进气道模型中气流特性的比较

本文比较了两个不同S形亚音速进气管道模型的实验性能,模型A是一个平面S形扩压器,即其中心线仅在水平面内有偏距。模型B则是一个空间S形扩压器,它的中心线在水平和垂直两个方向有相同的偏距。所比较的性能包括沿流程的静压分布,出口截面总压场和旋流特性以及在大迎角下分离区再附点附近气流的功率频谱密度。结果表明,模型B中气流的特性比模型A要差,尤其在大迎角时,空间S形扩压器性能恶化严重得多。     

燃机排气装置扩压器的设计和试验研究

本文对燃机排气装置扩压器进行了试验研究。针对一个正在使用中的排气装置,测定其原型的性能,而后在原型外壳尺寸一定的条件下,采用本文所推荐的两种形式的燃机轴径式扩压器型面设计方法,一种为等角扩压器,一种为带中间收敛的扩压器,并进行了试验验证。试验结果表明,采用所提出的方法设计的扩压器性能较好,能显著改善排气装置的性能。但由于受到原扩压器外壳尺寸的限制,上述两种扩压器设计方法的优越性未能得到充分发挥,文中只能作相对比较。本文所推荐的燃机排气扩压器的设计方法对工程应用具有实际参考价值。     

短突扩扩压器压力特性的数值研究

短突扩扩压器的性能好坏直接影响到短环燃烧室的总体性能 ,压力特性是扩压器性能最重要的衡量指标。为了进一步深入地研究 ,采用三维数值模拟的方法 ,探讨了短突扩扩压器前置扩压器进口马赫数、突扩角和突扩间隙等参数与压力损失间的变化关系 ,并与试验结果进行了比较。计算结果表明 :在本研究的参数范围内 ,总压损失随进口马赫数的增大而变大 ;存在有最佳的内外环突扩角的组合 (βi=40～ 45°,βo=40～ 5 0°)及相对突扩间隙 (δ=1 .48～ 1 .9) ,使得总压损失系数 σ*最小。数值模拟的结果与试验相比 ,其变化规律是相同的 ,最小总压损失系数所对应的各结构和流动参数的范围与试验也是一致的。     

壁面冷却的三股混合气流的数值计算

对双层壁扩压器与波瓣喷管组合的三股气流的引射混合进行了流场温度场的数值计算。计算域划分为各子域 ,通过求解拉普拉斯方程 ,分别生成三维贴体曲线坐标网格 ,边界网格加密且波瓣处正交 ,各子域组合成整个网格。为避免因波瓣造成的网格强烈的非正交而引起解的发散 ,本文采用了同位网格 SIMPLEC计算方法和Chen-Kim修正的 k-ε湍流模型。固体区域采用大粘性解决流固耦合 ,还结合了线性欠松弛和拟瞬态欠松弛。结果证明 :双层壁间有外界冷气流被引射进入 ,形成壁面的冷却气流 ,相对单层壁扩压器 ,双层壁扩压器的壁面温度明显降低。对于小扩压角 ( 0～ 5°) ,随着扩压角的增大 ,壁面平均温度降低 ;但当扩压角较大时 ( 5～ 1 0°) ,壁面平均温度则增加     

跨音扩压器中的不稳定流

本文用试验方法研究了二元跨音扩压器中激波振荡的动态特征。实验模型采用了较接近于超音速飞机进气道扩压器的扩张角与面积比。研究结果表明:在v=1.35条件下,3°模型的激波振荡频率显著低于8°模型的振荡频率,在8°模型中,波根的振荡比其他部位的振荡幅度要小。文章首次分析了激波诱导的气流切换现象,并指出在实际进气道中并不排除出现这一情况的可能性。     

跨音扩压器中激波附面层相互作用

本文描述了二元跨音扩压器中激波附面层相互作用区的流场。这种相互作用现象常出现在超音速飞机进气道或冲压发动机中,并可能会严重影响发动机的稳定工作。实验所用模型扩压角为6°,面积比为1.6。研究了直激波波前M数为1.47时的相互作用区流场,并与同等激波强度下的平板附面层流场作了比较,同时初步比较了等压出口和奇速出口两种边界条件下流场的异同。实验结果表明:在激波下游,分离包的尺度以及耗散层的增长都比平板情况要大许多倍。λ波后存在着一系列直激波。迅速增长的耗散层与来自λ激波分叉点的滑流层约在波后100mm处汇合。出口边界的变化对激波振荡的特征频率和分离包内的紊流度有较大影响,而对激波振荡的RMS值影响甚微。     

TW—1拖靶外形布局分析和气动力特性估算

本文从气动力特性、使用性、经济性及工艺性等方面分析和选定高亚音速ＴＷ－１拖靶的气动外形布局，并提供了工程估算拖靶外形气动力特性的方法。用此法计算了拱形头部及钝头部拖靶的气动力，其拱形头部拖靶的升力及力矩特性计算结果与风洞实验结果吻合很好（误差≤５％），零升阻力系数误差约在１０％～２０％之间。但就整个拖靶系统阻力（包括拖靶及拖索阻力）而言，拖靶本身的阻力只占到１０％左右。因此本文提供的估算方法能满足     

飞机亚音速非对称运动流场数值计算

本文以飞机亚音速对称运动（仅小攻角）流场数值计算为基础，采用涡格法理论开发飞机亚音速非对称运动（小攻角、小侧滑角、小角速度）流场特性数值计算。本文特点：从毕－萨公式出发推导的涡格法流场诱速公式比面涡法简便；采用多坐标系，详细推导了各坐标系转换公式；将复杂的干扰流场简化为一阶干扰和二阶干扰效应，并仔细推导了相应的流场诱速计算公式。已在ＩＢＭ－４３４１计算机上建立了流场计算实用性程序，既可单独运算，也可联入我国外挂物投放／发射过程数值仿真系统（ＣＳＳＰ）串联运行，提供所需流场特性。以Ｊ－ＸＸ型号飞机和两个翼身组合作为算例，定性分析了非对称运动流场计算规律；将两个翼身组合体对称动动流场特性计算值与实验值进行了比较。飞机亚音速非对称运动流场特性计算比对称运动情况更为复杂，难度更大。该工作对进一步开发ＣＳＳＰ系统具有重要价值。     

基于IPO的进气道扩压器电磁散射计算方法

进气道RCS目标特性在整个飞机中占有较大比例,但作为电大尺寸腔体,其RCS特性评估与外机身相比有其固有困难。本文研究了适合于任意腔体RCS评估的迭代物理光学算法,该方法基于磁场积分方程属于高频算法范畴,可以较精确地计算出进气道金属表面电流矢量分布并给出令人满意的RCS结果。通过软件开发实现了任意腔体RCS特性评估,并用标准算例考核了程序准确性。应用该软件对某型心线一定的金属进气道S弯扩压器开展计算研究,获得了不同宽高比扩压器在入射波长为0.03 m下的电磁散射特性变化规律。     

TW－1拖靶外形布局分析和气动力特性估算

本文从气动力特性、使用性、经济性及工艺性等方面分析和选定高亚音速ＴＷ－１拖靶的气动外形布局，并提供了工程估算拖靶外形气动力特性的方法．用此法计算了拱形头部及钝头部拖靶的气动力，其拱形头部拖靶的升力及力矩特性计算结果与风洞实验结果吻合很好（误差≤５％），零升阻力系数误差约在１０％～２０％之间。但就整个拖靶系统阻力（包括拖靶及拖索阻力）而言，拖靶本身的阻力只占到１０％左右。因此本文提供的估算方法能满足拱形头部一类拖靶的工程设计要求。     

翼型在自适应壁风洞中试验时的侧壁边界层三元效应研究

二元翼型试验时模型安装于侧壁转盘上会引起侧壁边界层三元效应，中国航空研究院西北工业大学和德国宇航院哥廷根流体力学研究所合作用计算和试验方法进行了研究。作者介绍了1995～1998年的研究，包含研究目的，方案，计算方法，在德国路德维希管风洞中的验证试验，结果分析和初步结论。     

高速柔壁自适应壁风洞中半模型试验技术研究

为了克服自适应壁风洞在模型支撑方面的困难和加大试验模型，提高试验雷诺数，西北工业大学在高速二元柔壁自适应壁风洞中开展了半模型试验技术的研究。采用基于平均流线概念的二元计算方法和以消除模型轴线洞壁干扰为目的的三元计算方法，两种方法均以沿上下柔壁中线所实测的洞壁压力分布为计算依据。试验采用有对比试验数据的AEDCWIM1T洞壁干扰测压模型，堵塞比为3．38％。在所作的试验状态下其试验结果与AEDC4T风洞的实验结果比较吻合，表明在高速二元柔壁自适应壁风洞中采用半模型试验是可行的。     

计算亚音速偏转操纵面机翼升力分布的ALGOL-60源程序

本文提供了计算亚音速偏转操纵面机翼的定常和非定常升力分布的算法语言程序。用本程序计算的结果与其他方法[2]、[3]相比较有相同的精确度。     

FL-9低速增压风洞主体结构有限元分析与气压试验

FL-9低速增压风洞是"十五"国家批准建设的大型航空基础设施,笔者简要介绍了该风洞基于有限元方法的应力、变形和模态分析,并与风洞气压试验结果进行了对比.结果表明:有限元计算中所采用的单元类型、模型简化、边界约束等处理方法合理可行,应力计算值与实测值比较一致,最大薄膜应力为147.6MPa,低于许用值42.1%,风洞结构具有较大的安全裕度.风洞的前六阶模态分析为风洞安全运行提供了参考依据.     

气固两相流粒子粒径分布测试技术的研究

研究了一种气固两相流粒子群宽粒径分布的测试方法；对０．１～２０００ｕｍ大粒子的粒径测试给出了理论分析和试验验证。提出了以较大发散角的低功率半导体激光器为光源，用侧向椭球反射镜接收散射光，并用概率统计的方法可以测量０．１～２０００ｕｍ粒子的粒径分布。该方法可以应用于电厂、环保等领域的粉尘监测，具有较高的实用价值。     

理想流体有位流动的电模拟(续)

第二部份:三元亚音速机翼举力面理论的电模拟 在第一部分中,已经阐述了应用电场模拟法解决二元机翼(翼型)的绕流问题。本文将通过对两种平面形状的平板机翼和一种平面形状的有相对扭转的机翼的实验研究,进一步阐述电场模拟法在解决三元亚音速机翼绕流问题方面的应用。同时为了估价实验数据的精确度,还引证了按举力面理论数值计算的结果与之比较。