非定常流动态多片光显示技术研究

本文介绍了利用激光蒸汽屏技术在暂冲式高速风调进行非定常复杂流动态多片光显示实验，利用特殊的光学镜片多层介质膜镀膜技术，分光技术和片光随动系统，实现多片光与模型同步运动，以获取模型固定截面的涡流动显示图画，实验选用７０度后掠三角翼模型，研究内容包括多片光动态流动显示，多片光静态流动显示，多片光动态流动显示重复性实验以及动、静态流动显示实验结果与相应地测力实验结果的分析比较。     

彩色氦气泡在风洞试验中的应用

彩色氦气泡流动显示是一极好的新技术。在风洞中应用彩色氦气泡进行流动显示已于1984年3月在哈尔滨空气动力研究所实现了,获得了丰富多采的彩色迹线,摄制了清晰的彩色录象和彩色照片。不久之后,进行了轿车、面包车、高楼、船舵、鱼鳞波表面、细长体、圆柱体、降落伞和各种飞机模型的试验。 本文描述了彩色氦气泡流动显示技术,介绍了在风洞中进行流动显示的一般装置、基本原理和应用。     

激光束诊断及其在激光测速中的应用

随着激光技术的发展和应用的复杂化，人们把注意力深入集中的激光中剖面特性的质量，过去那些用烧蚀斑和目视分析散射光斑等方法已经远远不能适应现代激光工艺和应用对激光束质量评定的要求，本文介绍应用电子图像方法诊断激光束的新技术。并将其应用于激光测速的光束诊断和监控。为改善激光流动测量的性能提供了有效的手段。     

流速测量方法综述及仪器的最新进展

对流速测量领域的技术和方法作了综述。特别对近现代的激光和图像测速技术进行了介绍，结合美国TSI公司目前流动测量仪器的特点对最新技术的具体实现也作了阐述，对各种测量手段进行了对比并介绍了应用范围。     

流动显示技术的若干现状与发展

本文概述了流动显示技术的发展状况，介绍了几种新的流动显示方法；阐述了流动显示技术的发展趋势。     

液晶膜流动显示技术的试验研究

简要地介绍了一种新型的液晶膜流动显示技术，并且较全面地介绍了在低紊流度风洞，低速风洞和高速风洞中，进行应用试验研究的情况。     

激光技术在高技术国防战争中的应用

介绍激光技术的基本含义以及激光技术在新军事应用中的分类,并结合我军的军事战略,从激光侦查技术、激光对抗与激光干扰技术、激光模拟训练技术以及激光武器四个方面对激光技术在高技术国防战争中的应用进行分析,最后结合装甲装备,介绍激光技术在观瞄系统中的具体应用。     

利用激光片光技术进行双三角翼剖面流动显示研究

进行双三角翼翼面流动显示研究的目的是为了揭示前、后翼脱体涡的干扰机理和详细结构,进而达到控制表面涡分离的目的,并为计算流体力学建立数学模型提供依据。介绍了采用激光片光技术在风洞中进行双三角翼剖面流动显示研究的广泛和主要结果。研究表明,在较大攻角下,由于后翼涡的强度远远超过前翼涡的强度,后翼涡对前翼涡的诱导作用比前翼涡对后翼涡的诱导作用强,最终两涡将合并在一起,成为单一的旋涡。试验给出了很好的涡结构     

后缘喷流对三角翼前缘涡的影响

本实验应用染色液流动显示技术和激光测速技术 (LDV)研究了 6 0°后掠三角翼在后缘差动喷流、对称喷流情况下前缘涡破裂位置、涡核的空间分布、涡核的速度分布以及三角翼背风面流动结构随迎角的演化等。实验结果表明 ,喷流增大了三角翼前缘涡涡核保持高速度的区域 ,推迟了涡核减速的位置 ,在大迎角情况下 ,对称喷流有助于消除由前缘涡振荡引起的“摇滚”现象。     

动态与信息

第七届全国激光检测与应用技术交流会在屯溪召开中国光学学会和中国航空学会于1994年8月16日至20日在安徽省屯溪市召开了第七届全国激光检测与应用技术交流会。来自12个省市自治区的64位代表参加了会议。会议共收到征文67篇，其中54篇论文（摘要）收入本届会议论文集。30位代表在大会上宣讲了35篇论文，分别涉及激光全息无损检测及干涉计量，激光散斑无损检测及干涉计量，激光光纤检测技术及应用，激光尺寸、形状、位置测量技术，激光多普勒测量技术，激光参数测量技术，激光在线检测技术，激光显示技术，激光超声检测新技术，激光光谱等方…     

流动显示技术及其在流体力学研究中的应用

本文概要地介绍流体力学研究中常用的流(?)显示技术及其发展状况。对流动(5)显示在研究表面流态和空间流(?)特征方面的作用,做了简要说明。在强调常规流(?)显示技术解决飞行器设计中气(?)问题重要性的同时,介绍了几种发展中的流(?)显示方法,及其与现代光学、计算机图象处理技术相结合,在流体力学实验中的广阔应用前景。对当前普遍有兴趣的剪切层结构、分离流与旋涡、激波边界层相互干扰、非定常流,以及大攻角情况下复杂流场特性等流(?)显示问题,也做了一些探讨。     

带有横向扩展出口的气膜冷却孔的紊流流场研究

报道了用热线风速仪和流动可视化技术对带有横向扩展型孔的燃气轮机气膜冷却叶片紊流流场进行的研究。试验了三种射流 /主流质量流量比 ,即 M分别等于 0 .5 ,0 .89,1 .5的情况。测量了主流速度、紊流强度以及雷诺剪应力。通过分析沿主流方向和展向方向各紊流量的空间分布 ,可以得知横向扩展型孔对燃气轮机气膜冷却叶片紊流流场的改善状况。研制了发生干冰气雾的实验装置 ,并将其应用于观察射流与主流复杂的相互作用。流动可视化结果与热线风速仪测量结果相一致     

展向旋转平板Couette湍流中的多态现象

展向旋转平板Couette湍流(Spanwise rotating plane Couette flow,RPCF)是旋转壁湍流的标模问题之一,在过去的几十年里,被广泛用来研究旋转对壁湍流的统计和流动结构的影响。近些年,作者及其合作者就该问题开展了一系列直接数值模拟研究工作。该研究不仅发现了旋转在低旋转数和高旋转数时对流动结构和统计的不同影响,还首次在RPCF中发现了多湍流态现象:即在相同的控制参数下,流动可以处在两种不同的湍流态上,这两种不同的湍流态的流动结构和湍流统计差别显著。还发现该多态现象可以在很大的旋转数范围里存在。进一步分析大尺度二次流在不同态的能量传输中的作用,发现在二次流较弱的流态下,二次流起的作用相对较小,能量很大一部分直接从平均流传到剩余场;而当二次流较强时,二次流起到一个能量传输纽带作用。该分析也从侧面验证了大尺度结构在多态现象中占据重要地位的猜想。     

NPLS技术及其在高速飞行器气动研究中的应用

近年来,与高速飞行器相关的超声速/高超声速流动受到了极大关注。这类流动所具有的非定常性、强梯度和可压缩性对试验研究提出了挑战。纳米示踪的平面激光散射技术（NPLS）是2005年由作者所在的研究团队研发的非接触光学测试技术。它能够获得超声速三维流场的某个剖面的瞬态流动结构,并且具有较高的时空分辨率。目前,许多研究结果表明NPLS是研究超声速湍流的一项非常有效的技术。近年来,作者应用 NPLS 技术在超声速湍流研究中取得了较大的进展,并且基于NPLS开发了其它几种技术,比如基于 NPLS 的密度场测量技术（NPLS-DT）,能够获得超声速流动的密度场信息并还能进一步得到雷诺应力分布。本文介绍了NPLS技术并回顾了其在超声速边界层、激波/边界层相互作用等流动中的应用。由于能够获得雷诺压力和湍动能等统计量, NPLS技术有望在发展可压缩湍流模型的研究中发挥作用。     

湍流流场双向全息干涉测量

多方向全息干涉法是获得三维流场重构数据的较好方法,采用离轴式像面全息干涉技术从正交两方向对同一流场进行显示,得到了模型流场清晰的序列全息干涉图,可用于三维重构数据提取的需要。同时,采用CFI仿真结果进行对比验证。通过对该研究的总结和分析,为今后多向（≥6方向）全息干涉技术测量湍流流场奠定了基础,同时也提出了下一步工作的相关想法。     

基于图像的测量方法在工业风洞跨声速流测量中的最新进展

风洞中非定常复杂流场的实验研究要求先进的测量技术.基于图像的测量技术中最重要的是测量平面流速度场、平面压强分布、模型位置和变形、模型温度以及定量的高速流可视化等技术.DLR(德国宇航研究院)对这些技术的应用包括从低速流到跨声速流、从增升装置到螺旋桨和旋翼、从弹射装置和水塔储水罐尾迹流旋涡到三角翼上涡破裂现象等的研究.由于跨声速风洞的特殊环境,将基于图像的测量技术用于跨声速流要求专门的技术开发和有经验的科学家.给出了DLR空气动力学和流动技术研究所将基于图像的测量技术应用于跨声速流研究的最新进展.     

壁面湍流模型对湍流分离流动数值模拟的影响

本文用三种近壁湍流模型计算了二个二维的湍流分离流动：单包流动和多包流动。结果表明：二层模型和低Reynolds数模型具有类似的特性。它们基本上给出合理的分离流动结构。壁函数的方法由于对数律的假定基本上不适合于计算湍流的分离流动。     

Coherent structures in turbulent flows

Coherent structures—loosely defined as regions of concentrated vorticity, characteristic and flow-specific organization, recurrence, appreciable lifetime and scale—have been the foremost object of scientific curiosity and dispute in turbulence research for more than ten years past. The concept, based on visual observations, that turbulence, hitherto viewed as a purely random phenomenon, appears to contain a constituent of clearly organized structure promised an alternative to the frustrating verdict that turbulence can only be understood and tackled on statistical grounds. After a first period of enthusiasm, which was then nourished by a few supportive survey papers, the concept was challenged and criticism as to the uniqueness, the ubiquity and finally the importance of those structures was put forward.Although a great number of turbulent flow configurations—essentially all of ‘classical’ flows—have to some extent been investigated and scrutinized for their content of structural organization, many questions remain open and the dispute is by no means settled. In this review we shall restrict ourselves to trying to summarize a few of the more important results and issues without trying to settle this argument. At the same time some open questions will be discussed.Meanwhile an abundance of knowledge has been collected on some free flows, in particular the mixing layer, the wake and—to a lesser extent—the turbulent far jet. All free flows undergo at least one transformation before they become self-similar and unique (do they indeed become unique?). Thus, the mixing layer is the eventual outcome of the transformation of the boundary layer flow from the nozzle. Jets and wakes in their early stages go through intermediate mixing-layer manifestations. Little wonder that also in those cases we often find more than one characteristic structure.Different structural developments appear to be related to different behaviours of the basic flow: The more complex structures, characterized by three-dimensional (Reynolds number and/or lifetime-dependent) agglomerations of hairpin, ring and spiral vortices as in a spot or a puff, are found in those flows which are primarily frictionally unstable (wall flows). Particularly in the boundary layer, we observe a whole zoo of structures, some of which (e.g. the wall streaks) clearly violate the obviously too limiting ‘classical” definition of coherent structures being exclusively ‘large scale’ events. Consequently, as much as these findings undoubtedly add to our understanding of turbulent processes, the concept of coherent structures forfeits some of its original meaning for a more refined picture, the larger the structural multitude becomes.In those flows where inviscid (inflection-point) instability dominates, we find comparatively simpler structures of large scales like single line or ring vortices as in mixing-layer, jet and wake flows, with three-dimensionalities following secondary instabilities. But also there we find the corresponding ‘small scale structures’, longitudinal vortices along the interconnecting braids between the large-scale structures. The common aspect then for all shear flows seems to be the existence of at least two coherent scales, the small one with longitudinal (stretched) vortices being responsible for turbulence-energy production, while the large scale takes care of part of the diffusion. An independent aspect is introduced by the consideration of spiral turbulence as being an intrinsic feature of turbulence eventually leading to the formation of coherent structures in all three-dimensional flows. Formation of coherent structures, as we observe it, touches on a phenomenon of greater generality and significance: spontaneous formation of organized structures from a state of relative disorder is found in organic as well as in inorganic nature. This process is known as Synergetic, and chaos theory is but one of the theoretical tools of this discipline.It is evident that organized structures could not be observed or educed by methods applying any indiscriminate averaging scheme such as Reynolds-averaging. As a consequence, after existence of those structures was evident from visualization, adequate techniques had to be developed to educe repetitive flow events of a certain similarity. The true fraction of coherent energy in the overall turbulent energy can, however, not possibly be assessed with any claim to accuracy. Estimates (their reliability supported by the fact that different methods give similar numbers) show the coherent structures to be responsible for between 10% and 25% of the turbulent energy in most of the flows considered (contrary to Townsend's “big eddies” whose energy content was assumed to be essentially negligible). This figure emphasizes the importance of coherent structures in correctly modelling turbulent flows and, even more so, as a medium to manipulate turbulence (by mechanical, acoustical or chemical means) and thereby influence its most notable technical consequences: noise, mixing, combustion and drag.     

(高)超声速流动试验技术及研究进展

近年来,与高速飞行器相关的(高)超声速流动受到了极大的关注。这类流动所具有的非定常性、强梯度和可压缩性对试验方法和风洞设计技术提出了挑战。超声速纳米示踪平面激光散射(NPLS)技术是由作者所在团队研发的非接触光学测试技术。它能够以较高的空间分辨率来揭示超声速三维流场的一个瞬态剖面的时间解析的流动结构。介绍了NPLS技术以及基于NPLS开发的密度场测量、雷诺应力测量和气动光学波前测量等方法,并回顾了这些技术在超声速边界层、超声速混合层、超声速压缩拐角、激波/边界层相互作用和光学头罩绕流等流动中的应用,清晰地再现了边界层、混合层、激波等典型流场结构及其时空演化特性。另外,为了模拟和研究高空大气条件下边界层自然转捩和超声速混合层的转捩特性,介绍了高超声速静风洞、超-超混合层风洞的设计技术以及层流化喷管的设计方法。     

非均匀网格湍流大涡模拟高精度有限体积解法

为准确预测不可压复杂湍流,提出了一种可用于大涡模拟均匀或非均匀网格上的高精度有限体积法。该方法空间离散采用有限体四阶紧致格式,时间推进采用四阶Runge-Kutta法,压力-速度耦合应用四阶紧致格式的动量插值。通过直接求解顶盖驱动方腔流动证实了该方法具有近四阶的空间精度;并在此基础上,采用动态Smagor-insky亚格子应力模式,成功地实现了充分发展槽道湍流和后台阶湍流流动的大涡模拟计算,所得结果与直接数值模拟结果吻合良好,且采用非均匀网格可在比均匀网格数少的离散系统上得到同样满意的结果。结果表明,该方法是实现高精度湍流大涡数值模拟的一个有效途径。