飞机结冰中水滴撞击特性的欧拉法准确性分析

过冷水滴撞击特性计算是飞机结冰冰形预测与防除冰系统性能分析的基础，常用方法为欧拉法与拉格朗日法，2种方法的结果通常是一致的，但在某些部件上会出现差异。通过对欧拉法与拉格朗日法进行比较，分析2种方法结果的异同，进而讨论欧拉法对于飞机结冰中水滴撞击特性计算的准确性。以NACA 0012翼型、冰风洞风道、S形进气道与发动机气膜帽罩为对象，采用欧拉法与拉格朗日法计算获得水滴运动及局部水收集系数。结果表明：当水滴运动未受到上游效应影响时，欧拉法与拉格朗日法的结果一致；当水滴发生偏转后，欧拉法速度的单一性使水滴流线不能相交，而拉格朗日法能捕捉水滴轨迹的交叉，导致2种方法的预测产生差异，且欧拉法结果与水滴不碰撞及聚并的假设存在冲突；水滴在上游部件空气绕流或气流吹袭作用下都会发生偏转，使得欧拉法与拉格朗日法得到的下游表面水收集系数不相符，欧拉法对于S形进气道与发动机气膜帽罩的水滴运动及撞击特性计算存在误差。研究成果对飞机结冰冰形的准确预测及防除冰系统的设计有重要参考价值。     

魅力无穷的太空发电站

在1876年，两位英国科学工作者亚当斯和戴首先发现：用硒半导体可以把太阳光直接转变成电能。尽管这种转变的效率只有1％，即用100瓦的太阳光能只能得到1瓦的电能，但这仍然是一个历史性的发现和突破!太阳光能的转变效率至今仍停留在20％的水平上，预计不久可提高到30％～40％。     

太空中的绿色动力太阳帆

太阳光传送光和热，照到人身上，人会感到暖洋洋的，但从来也没有人感觉到太阳光有压力。实际上，太阳光是有压力的，因为光具有两重性，既是电磁波，又是粒子——光子。光线实际上是光子流，当光子流受到物体阻挡时，光子就撞到该物体上，就像空气分子撞到物体上一样，它的动能就转化成对物体的压力。     

飞机机翼表面水滴撞击特性计算

根据飞机防冰系统的研制需要，以机翼为对象，对水滴撞击特性的数值计算进行研究，建立了计算模型，研究了计算方法，用相应的计算程序，在广泛的飞行，气象及多种翼型条件下，对水滴撞击特性作了计算，计算结果与国外权威机构公布的数据相比吻合性好，给出了部分计算结果，并对水滴撞击特性计算的应用作了简要分析。     

基于欧拉法模拟旋转帽罩水滴撞击特性

基于欧拉两相流理论,对旋转帽罩水滴撞击特性进行了数值模拟。通过引入耗散函数求解水滴相无黏欧拉方程,实现了欧拉法求解三维旋转帽罩的水滴撞击特性。分析了旋转帽罩转速对水滴撞击特性的影响。发现旋转帽罩转速越大,其表面水滴撞击极限稍有减小。在典型飞行条件与气象条件下,离心力对水滴运动轨迹的影响远小于惯性力对其的影响,旋转帽罩转速对水滴撞击特性影响较小。     

发动机进气道水滴撞击特性分析

针对某发动机进气道的防冰系统设计,对进气道的水滴撞击特性进行了研究.在对进气道流场进行计算的基础上,采用差分法对水滴运动方程进行了数值求解,得到了水滴运动轨迹,从而确定了水滴的撞击极限、总收集系数和局部水收集系数等水滴撞击特性参数;此外,还研究了飞行高度、飞行速度及水滴半径对水滴撞击特性的影响;研究发现水滴撞击极限、总收集系数和局部水收集系数随飞行速度的减小、飞行高度的增加或者水滴半径的增加而增大.这些为进气道的防冰系统设计奠定了基础.     

奇怪的日出

这次日出怎么显得特别怪异呢？仍旧无人知晓。前方的水面是被誉为世界上最宽广河流的拉普拉塔河。摄影师亲眼目睹了这个奇怪的景色，认为这并不是光线反射或者是相机镜片造成的变形。这个画面可能是低层云系厚度刚好散射太阳光，但是又没有完全遮住太阳所造成的。另外，太阳底部的失真可能是水面上空气反射太阳光线所造成的，类似伊楚利亚花瓶或海市蜃楼现象。     

过冷大水滴动力学行为对翼型结冰的影响分析

过冷大水滴（SLD）是极端危险的飞行环境之一。因大粒径水滴独特的动力学行为变形破碎、飞溅反弹,传统结冰计算方法难以准确地反映SLD结冰情况。采用Navier-Stokes方法求解流场、Euler方法计算水滴撞击、Shallow Water模型模拟结冰,并与NASA实验结果进行了对比验证方法可信。结果表明：SLD动力学行为对结冰和冰形影响较大。其中,变形破碎改变了水滴运动轨迹和撞击范围,降低了水滴撞击极限,导致上下结冰极限减小2.83%、2.13%;飞溅降低了驻点附近水滴收集率,导致前缘积冰量减少8.09%;反弹显著降低了水滴撞击极限,导致上下结冰极限减小30.69%、20.01%;撞击后飞溅反弹二次水滴再入流场使得上下结冰极限增加6.14%、3.71%。同时,与干净翼型相比带冰翼型空气动力学性能严重退化,在相同迎角下,升力更小、阻力更大、气动效率更低。     

基于Mie散射理论的水滴平均直径测量

冰风洞实验时,为了更精确地模拟实验环境,需要精确测量喷头喷出水滴的直径,为此,开发了一套激光束发射装置并基于Mie散射理论编制了水滴直径计算程序.在水滴流场的环境中,激光束发生散射,间隔Δt的时间反复实验获得多个时刻的散射光强分布图.应用自行开发的计算程序对已获得的多组散射光强分布图进行计算处理,得到同一截面不同时刻的多组水滴平均直径.利用Newton插值法对上述多组水滴平均直径进行插值,拟合出不同时刻水滴直径的连续变化曲线,对该曲线求积分平均值,获得该截面水滴的平均直径.为检验实验装置和计算程序的准确性,对某加湿器喷水系统进行实验测量,测量结果与产品说明中提供的数据吻合良好,表明该测量装置和计算程序可行.     

太阳的光谱观测和色球观测

<正>暗线1666年牛顿用三棱镜将太阳分解出七色光,这是一条人造彩虹,也是人类获得的第一条太阳光谱。1802年德国光学家沃拉斯顿(William Hyde Wollaston,1766～1828)改良了牛顿的方法,使太阳光先经过狭缝,然后再     

借助阳光前进

众所周知，浮在水面上的帆船，借助风力就能前进。在这种思想启发下，早在20世纪20年代，就有人设想能不能在太空也扬起一张大帆，借助太阳光，也能推着飞船在宇宙空间里前进呢？     

悬停状态下直升机旋翼水滴撞击特性研究

介绍了直升机在悬停状态下,求解旋翼水滴撞击特性的数值方法.该方法根据直升机悬停状态下的准定常特性,对旋翼运动模型进行简化,并在对绕桨叶运动的气流场计算的基础上,采用有限差分方法求解水滴运动方程,得到水滴运动轨迹.进而,确定了水滴对旋翼表面的撞击特性参数,为旋翼防冰系统设计提供条件.最后,对NACA0012翼型的水滴撞击特性进行分析.      

C档案

我和杨晓琳以及全团队的同学刚从农家用完晚餐走出来，经历了一天奔波的我们忽然看见天边彩云翻滚，不禁感慨造物的伟大，我们端起相机，争相记录这美景。杨晓琳拍了几张照片，很高兴地邀我一同欣赏。     

外星人：用物理效应净化空气

早在44亿年前，地球上的生命是完全有规律而独立出现的，而地球和太阳系才形成于45．7亿年前。当然，这并不排除完全有另外一种可能，外星文明首次访问地球时，把从“时间窗口”的持续时间比我们地球还长的某一颗其他行星的云层中拿来的原始生命形式的水滴带到地球的云层中。     

一种基于太阳震荡时间延迟量测的自主天文导航方法

太阳震荡可以在短时间内引起太阳光强度和光谱线心波长的剧烈变化,通过探测太阳光强度和光谱线心波长并记录时间,可以获得直接接收的太阳光到达时间和经天体反射的太阳光到达时间之间的时间延迟,可以利用时间延迟作为量测量提供航天器的位置信息。提出了一种基于太阳震荡时间延迟量测的自主天文导航方法;建立了基于时间延迟的隐式量测模型,并应用了IUKF方法。仿真结果表明：本文所提出的导航方法,应用在转移轨道上的位置误差和速度误差分别约为3.55 km和0.077 m/s,环绕轨道分别为1.76 km和1.57 m/s。同时也研究了3种因素对导航性能的影响。     

太阳帆:太空中的绿色动力——访国际宇航科学院院士朱毅麟

<正>问:什么是太阳帆?答:所谓太阳帆,就是一个在太空展开的面积很大、表面平整、光滑、无斑点和皱纹的薄膜,薄膜一般由聚酯或聚酰亚胺等高分子材料制成,表面镀铝或银,使其具有全反射的特性。问:太阳帆是如何获得动力的?答:太阳光传送光和热,照到人身上,人会感到暖洋洋的,但从来也没有人感觉到太阳光有压力。实际上,太阳光是有压力的,因为光具有两重性,既是电磁波,又是粒子——光子。光线实     

触摸岁月的痕迹

1967年6月27日，美国，堪萨斯州，威奇托。 杰弗逊·比利亚尔先生成功地拍摄了从他头上飞过的明亮银色的胶囊状物体。它像金属一般反射太阳光，并在飞行时发出奇怪的噪音。这个物体是两端圆盘的圆柱体结构。它从房子和电话线的上方低空飞过，     

水星上有水冰存在吗?

在太阳系的众行星中，水星是离太阳最近的：白天，水星的表面温度可以达到绝对温标700K(427℃)以上。因为水星的自转方向与公转方向相同．在水星上真有一种“度日如年”的感觉．一昼夜长达176天。因为相对太阳的这种缓慢的转动，太阳在天空中几乎是不动的．因此水星的表面长时间的受太阳光炙烤。所以说．在太阳系的行星中，水星上存在冰的可能性该是最小的。     

三维发动机进气道水滴撞击特性分析

用带数值扩散项的欧拉法对某型三维发动机进气道水滴撞击特性进行了研究.实现了可压流场中三维复杂形体的局部水滴收集系数的计算.数值扩散项的引入解决了欧拉法计算产生奇异结果发散的问题.通过对不同进气道流量的算例结果的比较,发现进气道流量对进气道唇口附近的水滴撞击区和撞击量都有影响.进气量大,最大局部水滴收集系数也大.通过对有无整流罩的计算结果进行比较,发现此型发动机整流罩对水滴撞击特性的影响很小.      

采用欧拉两相流法对翼型表面霜冰的数值模拟

基于欧拉两相流理论提出一种翼型表面霜冰的数值模拟方法.采用同位网格上的SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations) 算法求解空气控制方程;提出一种可穿透型壁面边界模拟水滴对翼型表面的撞击,通过求解过冷水滴的控制方程得到翼型表面的水滴收集特性;利用冰层时间推进法模拟积冰过程,使用积冰法向生长假设生成积冰外形.对NACA 0012翼型在0°和4°迎角下的积冰情况进行了研究,冰形预测结果与实验结果一致.通过对结冰翼面的压力分布进行分析,表明积冰对翼型气动性能会产生不利影响.