低层房屋屋面平均风压的风洞试验和数值模拟

对我国沿海地区常见低层双坡房屋模型进行风洞试验,获得屋面平均风压分布;同时对相同形状的实际建筑采用数值模拟方法计算了屋面的风压分布。结果表明数值模拟和风洞试验结果在整体趋势上吻合较好。这表明数值模拟方法可以和风洞试验相结合,为低层房屋的抗风设计提供参考依据。结果还表明,该类房屋的屋檐、屋脊和山墙顶边等房屋外表面拐角区域有高负压、高负压梯度出现,特别是迎风向挑檐部分的上下表面的净风压会较大,因此会对挑檐产生较大的升力,这在沿海多台风地区的低层房屋设计时应特别注意。     

基于高斯过程回归的连续式风洞马赫数控制

在风洞实验中保持实验段马赫数的稳定对实验的成功具有重要意义。传统的PID控制算法具有一定时滞性,不能满足连续变迎角实验模式下马赫数的控制精度要求。针对这一缺陷,提出了一种基于高斯过程回归的前馈控制策略,结合PID控制器共同完成马赫数控制任务。首先,对原始数据执行了预处理操作,将数据集中的异常数据进行清洗并且对清洗后的数据进行标准化;其次,选取迎角、实时马赫数、实验段截面积作为高斯过程回归模型的输入,压缩机转速作为输出,采用随机划分数据集与分组划分数据集两种策略进行建模,并将高斯过程回归与常用回归模型的预测精度进行了比较;最后,给出了利用高斯过程回归预测结果及预测置信度进行PID反馈控制的方法。实验结果表明高斯过程回归对风洞实验数据具有很好的建模能力,基于高斯过程回归的前馈控制与PID结合的控制策略能够提高连续变迎角模式下的马赫数控制精度。     

基于低矮建筑物实测数据的改进湍流物理模型

要准确模拟低矮建筑物壁面上分离涡位置的平均风压比较困难,这些区域在绕钝体流动中也是很关键的部位.本文在Spalart-Allamaras湍流物理模型的基础上,根据钝体绕流流场特性,结合低矮建筑物上的实测数据,调试并选取合适的参数,提高涡粘预测的准确性,提出了改进的S-A湍流物理模型.通过对6m立方体和Silsoe低矮建筑模型进行稳态数值模拟,由改进S-A湍流模型得到的屋面、背风和侧风面上平均风压结果,比目前公认的模拟钝体绕流效果较好的SST湍流模型有较大改善,比风洞实验更接近实测结果.由此可以看出,本文改进湍流模型的方法,将是一条提高预测建筑物表面平均风压精度很有效的途径.     

歼击机阻力特性风洞实验数据的修正和使用

飞机的阻力特性是飞机性能计算所必须的原始数据之一。在飞机设计过程中,正确地获得飞机阻力特性,具有很重要的意义。本文研究了歼击机阻力特性风洞实验数据的修正问题,提出了具体修正内容并对每项修正内容提出了修正途径。以某歼击机为例,给出了具体修正方法和修正结果。最后用该机性能试飞测得的飞行性能数据与用本修正结果计算的飞机性能进行比较,以检查本修正方法的实用性。结果表明:本文给出的修正方法是可靠的,可以为飞机的技术协调、性能试飞和部队使用提供依据     

矩形高层建筑平均风压的风洞阻塞效应试验研究

基于同步测压技术,在同济大学TJ-2建筑风洞中进行了单体矩形高层建筑的阻塞效应试验研究。对阻塞度为4.1%、6.1%、8.4%、10.1%的刚性建筑模型在低湍流均匀风场中进行了测压试验,对结果进行了对比分析。主要研究了阻塞效应对模型表面平均风压特性的影响。试验结果表明:在均匀流中,阻塞效应对模型迎风面平均风压系数的影响较小,除靠近角部测点外,影响幅度不足5%;阻塞效应使模型侧面、背风面和顶面平均风压系数降低较为显著,但平均风压系数分布规律没有明显变化。此外,基于风洞试验结果提出了均匀流中矩形高层建筑平均风压的阻塞效应修正公式。     

高焓激波风洞喷管流场非平衡特性研究

高焓激波风洞是开展高超声速流动研究的重要地面模拟设备,但其产生的高焓气流在喷管中的膨胀过程是一种典型的热化学非平衡流动,试验段特征参数通过直接实验测量难以完全确定。本文通过求解耦合双温度模型的轴对称Navier-Stokes方程,研究了高焓激波风洞中典型状态下气流的热化学非平衡流动特性,分析了焓值对非平衡特性的影响规律。结果表明,喷管出口自由流均匀区域达到出口截面直径的75%以上,能够为实验提供足够的空间;喷管出口自由流处于热化学非平衡状态,在喷管喉道后约1/5喷管长度处气流即已处于冻结流状态,组分浓度和振动温度随气流流动基本不变;焓值在8.4MJ/kg~19.5MJ/kg之间变化时,非平衡程度随着焓值的增加而增强,但是低焓值时非平衡程度的增强更加剧烈。     

Gurney襟翼对双三角翼气动特性影响的低速风洞实验研究

通过低速风洞实验研究了Gurney襟翼对双三角翼气动特性的影响,结果表明Gurney襟翼可以提高双三角翼的升力系数、最大升力系数以及中高升力系数情况下的升阻比。此外,进一步证实了Gurney襟翼的有效迎风面积是影响增升效果的主要因素。     

无肋双曲线型冷却塔风压分布的全尺寸测量和风洞研究

本文叙述了广东茂名热电厂双曲线型自然通风冷却塔风压分布的风洞实验和全尺寸测量结果。该塔高90米,无塔肋。风洞实验给出了在均匀气流和大气边界层气流中,不同雷诺数和塔面集中粗糙度时的平均风压分布。全尺寸测量给出了雷诺数约为5.4×10~7时无肋塔内外壁面的平均风压分布。文中还讨论了风洞实验时模型表面适当布置粗糙度,可使低雷诺数时的实验结果应用于大雷诺数的问题。     

大型双曲冷却塔表面脉动风压随机特性——非高斯特性研究

为了系统研究大型双曲冷却塔表面脉动风压分布特性,进行单个冷却塔刚体模型风洞动态同步测压试验,对冷却塔表面脉动风压的非高斯统计特性进行了系统的研究。根据测点风压时程及其概率密度分布曲线,对具有非高斯分布特性的局部区域作出判断,从风压信号的时空间相关性入手,结合中心极限定理讨论了局部区域呈现非高斯特性的原因;并基于测点风压信号概率密度曲线的斜度及峰态值对典型断面的测点风压进行非高斯特性描述,给出了划分非高斯区域的标准,并由测点环向相关性对冷却塔壳体表面进行了分区,初步探讨了不同区域的脉动风压形成机理,加深了对冷却塔结构表面风压分布特性的认识,为进一步探讨冷却塔结构表面风压极值奠定了理论基础。     

可提供实时风洞数据的软件

NASA艾姆斯研究中心已开发了一种称为Darwin的计算机软件,使飞机设计小组能以接近实时方式访问风洞的数据。同时可将风洞数据及对数据的分析远距提供给用户。其目的是改进NASA风洞的实用性,使它们更好和更快地为飞机设计与制造部门服务。但是通常与更好和更快相联系的更便宜的提法在这里并不适用,因为软件本身并不能影响风洞或制造费用。 通过使设计人员更快地访问这些数据,估计飞机的设计循环可缩短约25%。数据可从风洞汇集起来传输到一台服务计算机,并在实际试验的3O秒到5分钟     

应用于小型风洞的数据采集系统

随着科研工作的大量增加,应用计算机采集和处理实验数据已成为当务之急。目前,关于数据采集和处理的资料很多,但均以A/D、D/A转换,数字处理为主,构成一套成整的数据采集系统的资料却非常少。尤其在实际应用中,专用的数据采集系统是必不可少的。因此,本文从实际应用出发,叙述了小型风洞实验数据采集系统的软硬件之构成,重点叙述了风洞实验中对计算机的遥控装置。      

对风洞实验数据精准度的要求

本文首先简述了风洞实验数据精确度对飞机性能的影响，然后，介绍了国内外风洞实验数据精确度标准，最后，给出了国内外风洞实验数据精确度与该标准的比较。     

提高风洞实验数据精度的方法

本文讲述了影响风洞实验数据精度的因素和提高实验数据精度的方法。     

基于高斯混合模型的发动机稳态数据特征值提取方法

因航空发动机的工作环境及工作特性所致,其稳态试验数据常伴有噪声干扰,对稳态值计算结果的准确性造成影响。在对稳态数据进行正态性检验后,利用稳态数据来源的正态特性,以及利用混合模型对数据的良好回归特性,基于高斯混合模型对稳态数据进行筛选分类。依托发动机稳态数据分布形式的相近性与数据本身的统计特性,来确定稳态数据特征值的提取方法。在对发动机稳态数据进行数据筛选以及对比不同稳态数据片段后,验证模型方法的数据降噪效果以及稳态数据特征值计算结果与同一稳定工作状态数据片段的选取不相关性。结果表明：从仿真数据的筛选结果以及不同稳态数据片段的验证结果可知,该方法具有较强的稳定性,可有效筛选出发动机稳态点数据,并准确计算出发动机稳态值,一般收敛结果相对误差在0.2%以内。     

应用于风洞密度场测量的双全息术

当今,脉冲双曝光全息术已普遍应用于高速风洞流场参量的探测。它是在一张全息底片上记录流场处于两个瞬态的全息图。如果在两次曝光之间,参与记录的所有元件不发生相对位移,则再现干涉图将准确地反映其相对参量。但在风洞试验中,由于吹风时振动的强烈干扰,很难避免这些元件不受扰动,致使干涉图上掺进离散背景条纹而失真。     

大气边界层风洞流场特性的模拟

风洞中大气边界层模拟的准确度是保证风洞试验结果准确度的重要因素。本文采用了一种新型曲边梯形尖塔,并结合粗糙元等被动装置对风洞大气边界层模拟进行了研究,模拟出我国规范中的A、B、C和D类四种地貌并将结果和已有的研究结果进行比较。结果显示：所采用新型结构尖塔可以显著提高风洞大气边界层中部以上高度的湍流度,整个湍流度剖面基本覆盖了西方主要国家规范对此项指标的建议值。文中还调试出平均风速剖面不变而湍流度分布可变的流场,为开展相关的结构抗风研究奠定了基础。     

高超声速风洞测力数据的关联研究

通过比较分析法研究AGARD-B标模在BIA的FD-07风洞中气动力测量数据与其它高超声速风洞设备测量结果的相互关联。其目的，既可以综合鉴定FD-07风洞的流场性能和测试水平，也可以从另外意义上为数值方法的程序校验提供必要的技术支持。结果表明，在Ma=4.94-7.96范围内，所测得AGARD-B标模的力、力矩和压心位置，不仅随Ma和α的变化趋势与其它风洞一致，而且其变化量比较接近于各风洞测力数据拟合的逼近曲线。     

风洞实验数据的误差及其计算方法

本文首先了研究风洞实验数据误差的意义，然后给出系统误差、随机误差、粗差及不确定度的定义，在讲述了单点测量标准差，多点测量标准差及随机不确定度计算方法之后，介绍了介绍误差的判别和风洞实验数据误差的合成，最后给出了风洞气流参数、压力系数及力系数随机误差的计算公式。     

亚声速风洞非均匀流场的修正计算

本文给出了一种修正风洞非均匀方向场和速度场的方法。对于任意的机翼-尾翼布局和风洞剖面的计算结果和实验数据作了比较,两者吻合得相当好。计算证明在非均匀流场中俯仰力矩曲线可能发生畸变。本方法为修正试验结果提供了一个手段。     

典型山体地貌下受山坡坡度影响的低矮房屋风荷载风洞试验研究

通过风洞实验对三种典型山体地貌中低矮房屋的风压分布规律进行了研究,并与无周边时的低矮房屋风压分布状况进行了对比,重点讨论了低矮房屋在0°风向角下,随山坡坡度变化时平均风压系数、体型系数的变化规律,进而分析了低矮房屋在0°~90°风向角下的平均风压系数的变化趋势。结果表明：低矮房屋的风压分布受山体的坡度影响较为明显,其中背风墙面较为显著;随着山坡坡度的增大,屋面的平均风压逐渐由负压变为正压,山坡坡度β=90°时,背风屋面体型系数相对无周边时增大250%;某些部位(迎风墙面中线、背风屋檐、迎风屋檐)等处测点出现绝对值较大的平均风压系数,应在设计时引起注意;测点在不同风向角下的平均风压系数与山体环境有很大关系,在考虑低矮房屋设计时,应取最不利风向角下的风荷载进行计算。