Numerical study of transonic separation flow using an anisotropic turbulence model

A transonic turbulent separation flow in a converging-diverging transonic diffuser was studied, when there existed a separation bubble on the top wall of the diffuser triggered by strong shock-wave-boundary-layer-interaction (SWBLI). To capture the essential behavior of this complex flow, the current study utilized an anisotropic turbulence model developed on the basis of a statistical partial average scheme. The first order moment of turbulent fluctuations, retained by a novel average scheme, and the turbulent length scale, can be determined from the momentum equations and mechanical energy equation of the fluctuation flow, respectively. The two physical quantities were readily used to construct the nonlinear anisotropic eddy viscosity tensor and to significantly improve the computational results. Comparisons between the computational results and experimental data were carried out for velocity profiles, pressure distribution, skin friction coefficient, Reynolds stress as well as streamline vectors distribution. Without using any empirical coefficients and wall functions, the numerical results were in good agreement with the available experimental data, further confirming that the nonlinear anisotropic eddy viscosity tensor is the decisive factor for the success of the computational results.     

海洋环境与疲劳载荷联合作用下喷丸超高强度钢损伤机制

舰载机起落架结构既要遭受海洋大气、海上盐雾和海浪飞溅等严酷海洋环境的侵蚀作用,又要承受较大的弹射起飞/拦阻着舰载荷,在海洋环境与疲劳载荷联合作用下超高强度钢起落架结构承载能力显著劣化,对使用安全构成严重挑战。针对超高强度钢喷丸和未喷丸两种试验件,基于舰载机服役的海洋环境,开展了腐蚀+疲劳交替试验和预腐蚀疲劳试验研究,得到了疲劳寿命变化规律,通过粗糙度、晶粒度、显微硬度、残余应力和疲劳断口分析,揭示了喷丸对疲劳寿命增强的作用机制、腐蚀+疲劳损伤交替作用机制和预腐蚀疲劳损伤作用机制。结果表明,喷丸强化后疲劳寿命平均增幅为93.1%;对于喷丸试验件,深度约为20 μm的轻微点蚀,导致疲劳寿命衰减幅度达到30%;喷丸强化与腐蚀两者之间存在着此消彼长的竞争机制;腐蚀+疲劳交替作用损伤机制对该型超高强度钢造成的疲劳寿命衰减要比预腐蚀疲劳损伤机制严重得多,加速腐蚀试验时间相同的条件下前者疲劳寿命为后者的47%~54%。     

V字形钝前缘激波反射迟滞现象

针对内转式进气道唇口在宽速域条件下面临的复杂激波干扰问题,将唇口模化为V字形钝前缘,采用数值模拟并辅以风洞实验,研究了典型V字形构型（根部倒圆半径R与前缘钝化半径r之比R/r=1,半扩张角β=18°）激波反射结构随来流马赫数Ma_∞的演变过程。结果表明,随着Ma_∞的增大或减小,V字形后掠前缘的脱体激波产生规则反射（Regular reflection,RR）和马赫反射（Mach reflection,MR）,并且两者的相互转变过程出现迟滞。初场为RR时,V字形根部产生大范围的流动分离和分离激波;随着Ma_∞由5.7逐渐增大至6.5,脱体激波的交点向下游移动并与分离激波的交点重合,使RR转变为MR。初场为MR时,马赫杆下游存在大尺度的反转涡对;随着Ma_∞由6.7逐渐减小至5.9,反转涡对不再影响脱体激波,使MR转变为RR。通过Ma_∞=6的风洞实验证实,在相同来流条件下存在RR和MR双解。基于对脱体激波交点、分离激波交点和反转涡对尺度随Ma_∞变化规律的认识,建立了RR?MR的转变边界。在双解区中,RR工况的壁面压力最大值约为MR工况的2~3倍,表明迟滞现象将导致唇口气动载荷突变。     

空气动压探头的动态响应研究

本文采用动力类比法对用于核爆炸测量的空气动压探头的动态响应进行了理论分析,并对探头的三个压力量程计算了总压边和静压边进气管道中的阻尼孔直径和动压波形的上升时间。分析计算表明,在探头的三个系统中,电学系统对动态响应的影响可忽略不计;力学系统的影响也是较小的;对动态响应起主要作用的是声学系统(即管道空腔系统)。在直径为130mm 激波管中进行了全尺寸探头的动态响应实验。实验表明,阻尼孔直径和波形上升时间的实验值与计算值符合较好。此探头曾多次用于我国大气层核试验测试中。从核爆炸和激波管实验中测得的空气动压波形可看出,它们的前沿都是很好的,这反映出此探头具有良好的动态响应特性。     

平面编织混杂铺层层板穿透挖补修理参数分析

基于ABAQUS软件平台建立穿透挖补修理后混杂铺层层板有限元模型,对修理后层板的拉伸强度和破坏模式进行预测.为验证模型的有效性,对无损伤板和修理后层板进行了试验研究,模型计算结果和试验吻合良好.使用计算模型对修理后结构进行参数研究,比较不同挖补斜度、胶层韧性、胶层厚度、损伤尺寸及附加修理层等设计参数对修理后结构拉伸强度的影响,得到的结果可以为含穿透损伤混杂铺层层板修理设计提供理论指导.     

载人月面着陆及起飞技术初步研究

载人登月任务中最具特色的就是载人月面着陆及起飞过程,其技术体系丰富,是影响载人登月任务成败的关键环节。文章详细分析了载人月面着陆及起飞阶段的飞行方案,阐述了载人任务与无人任务设计准则上的区别,剖析了载人月面着陆及起飞技术的内涵。此外重点分析了低温推进剂蒸发量控制技术、10∶1深度变推力液体发动机技术、发动机推力矢量控制技术、大承载着陆缓冲技术、发动机羽流导流与防护技术、月尘清除及防护技术等六项与载人登月舱推进系统和结构系统相关的关键技术,分析提出了相应的技术途径和解决方案,对深入认识载人登月飞行器系统的技术体系及技术难度具有重要意义。     

磁流体中间激波的相互作用

本文讨论磁流体中间激波的相互作用规律．主要结论：中间激波汇合的产物为后向快简单波、后向慢简单波或慢激波、接触间断、前向慢激波和前向快激波，其中后向波成份和接触间断很弱．当左（右）激波较强时，中国激波碰撞产物为后（前）向快激波、后（前）向慢简单波或慢激波、负（正）切向间断、前（后）向慢简单波和前（后）向快激波．     

减弱冲击波场对搭载设备冲击作用的实验研究

火箭发动机喷流时产生的起始冲击波超压会使受冲击体发生破坏性的形变,这对火箭弹与载弹设备的相容性形成了不利的影响。弹体在新设备上进行搭载时必须考虑对起始冲击波超压的抑制以保护搭载设备不受破坏。采用电测技术和光学流场显示技术可以研究冲击波的作用情况。笔者就是在对冲击波超压实验研究的基础上,探索抑制起始冲击波超压以减小它对设备表面的危害的途径。通过在喷管尾设置抑制装置削弱了起始冲击波超压的峰值压力,改变了冲击波的形态,提高了火箭弹与其载体的相容性。笔者还对抑制的效果进行了分析     

直升机结构承载能力研究

介绍用迭代方法求解直升机结构承载能力的过程,求解非线性方程。计算时,首先假定结构是给定的,求出结构最大承载能力;以某一直升机模拟试验件为例,算出各试验件每一元素的应力、位移、屈服情况、失稳部位随着加载过程而变化情况以及最大承载能力等。计算结果与试验结果吻合很好。     

Acceleration at the termination shock: Anisotropies and spectra

Low-energy termination shock particle populations observed by the Voyagers upstream of the shock exhibited strong field-aligned beaming with anisotropies of the order of unity. The Parker transport equation is valid only for nearly isotropic phase space distributions and is inapplicable to these highly beamed populations. The usual approach is to revert to the more general focused transport equation retaining pitch-angle information. We developed a complimentary technique employing a three-moment expansion of the Skilling equation using Legendre polynomials. We investigate the effects of adiabatic focusing and reflection on the diffusive acceleration process at oblique shock waves. It is shown that low-energy particle intensities are discontinuous and sharply peaked at the shock, consistent with the observations. Particle spectra are not only harder than the power laws predicted from diffusive transport theory, but also exhibit spectral gaps near the low-energy acceleration threshold due to more efficient acceleration by scattering and mirroring. Our model also predicts upstream anisotropies as high as 100% for highly oblique shocks whereas downstream distributions are nearly isotropic.