不同凹槽叶尖对双级涡轮气动性能的影响

利用数值模拟方法,研究了双级涡轮环境下常规凹槽叶尖和吸力面肋条尾缘开缝凹槽叶尖对泄漏损失的影响。基于叶尖端区流动结构,探讨了吸力面肋条尾缘开缝凹槽几何对叶尖泄漏损失的影响及上游凹槽叶尖对下游气动损失的影响机理。结果表明,相比常规凹槽叶尖,吸力面肋条尾缘附近合理的开缝结构不仅能增强刮削涡对泄漏流动的控制作用,而且还能减小叶尖中下游泄漏流与主流的夹角,对涡轮级气动性能的提升更加有利。在双级涡轮环境中,第一级转子凹槽叶尖对第二级涡轮气动性能的作用不可忽视。第一级转子凹槽叶尖通过控制泄漏涡的发展降低下游静子机匣边界层速度梯度,从而减弱了静子机匣通道涡强度,进而减小了第二级静子气动损失。     

阵列式表面电弧等离子体气动激励控制三角翼流动分离的实验

为探索多路阵列式微秒脉冲表面电弧放电(μs-SAD,Microsecond pulse surface arc discharge)对尖前缘小后掠三角翼流动分离的控制效果和作用机理,首先通过放电测试和纹影测试对多路阵列式μs-SAD的激励特性进行研究,揭示其对流场的作用原理,进一步将多路阵列式μs-SAD用于三角翼流动控制,开展了小后掠三角翼流动分离控制低速风洞实验,研究了来流速度、激励电压和激励频率等参数对控制效果的影响规律。结果表明:多路阵列式μs-SAD能够快速放热,单路瞬间放电能量可达68mJ,在流场局部可诱导产生冲击波;机翼前缘多路阵列式μs-SAD能有效改善三角翼大迎角气动特性,当来流速度为30m/s时,使最大升力系数提高27.2%,失速迎角推迟4°;来流速度增大到40m/s时,流动控制效果减弱,使最大升力系数提高15.5%;存在最佳激励频率使无量纲频率F+=1时,控制效果最好;激励电压存在阈值,其随来流速度的增加而增大,当激励电压超过阈值电压继续增大时,流动控制效果不再增强。     

基于主动吸吹气的圆柱绕流控制

针对圆柱流动控制,分别设计了在圆柱前后驻点吹气、前驻点吸气后驻点吹气、前驻点吹气后驻点吸气、前后驻点吸气四种吸吹气方案。对Re=300的二维圆柱绕流无控工况、有控工况进行大涡模拟,通过对其气动力参数、表面压力分布及尾流场特性等分析比较,发现圆柱前后驻点吹气、前驻点吸气后驻点吹气两种方案由于后驻点吹出气流起到阻隔尾流旋涡的作用,能够显著抑制升力脉动。当U_s-b/U=1时,升力脉动减小可达到92%以上。同时发现在圆柱前驻点吹气使圆柱前端趋于流线型,正压区压力显著减小,具有显著减阻效果。     

航空器声爆飞行试验测量技术研究进展

声爆影响航空器飞行的安全性、经济性、环保性等,通过飞行试验进行真实条件下的声爆测量是进行声爆问题研究的重要技术手段。声爆飞行试验是一项复杂的系统工程,面临全传播路径声爆测量技术难点。首先,对近70年的航空器声爆飞行试验研究进行概览,总结了技术发展阶段;其次,对声爆传播特征及对测量的要求进行简要分析,总结了声爆飞行试验测量技术方案;再次,对近场至地面的全传播路径声爆测量关键技术以及辅助参数测量技术进行综述,解析技术要点和发展趋势;最后,对声爆飞行试验测量技术及其发展方向进行了总结,且对中国声爆飞行试验技术研究现状进行简略分析,并提出了建议。     

翼型风洞侧壁干扰的数值模拟研究

运用Navier-Stokes数值模拟对翼型模型试验时风洞侧壁干扰进行模拟,将简单代数湍流模型扩展用于机翼/风洞侧壁结合区流动,分析了风洞实验侧壁干扰问题的形成机理和影响翼型实验侧壁干扰的各种因素,如翼型展长、风洞侧壁边界层厚度及侧壁边界层抽吸等,对实验结果的影响,得出了一些有用的结论.计算格式空间采用中心有限体积离散,时间采用多步Runge-Kutta时间步长格式进行积分.计算结果证明了该方法的可行性和优越性.     

内埋武器机弹分离相容性及流动控制试验研究

随着新一代先进有人或无人战斗机对高机动、超远程打击和隐身等性能提出要求,武器内埋式装载已成为必备选择。当内埋武器的质量-惯性载荷比非定常空气动力载荷大时,有效的武器分离通常不是问题;然而,当内埋武器的质量-惯性载荷比非定常空气动力载荷小时,可能导致内埋武器机弹分离过程出现俯仰角过大、急速滚转等不相容现象。本文针对内埋武器机弹分离相容性及流动控制方法开展非定常风洞投放试验探索研究,通过在武器舱前缘布置锯齿和矩形扰流板等被动流动控制装置,采用非定常风洞投放试验方法并结合高速纹影流动显示技术,研究了有无流动装置对内埋武器机弹分离相容性的影响,并提出细长旋成体布局式的内埋武器机弹分离相容性的判据表达式。研究发现,布置在内埋武器舱前缘的锯齿和平顶扰流板能在气流扇形膨胀区域内产生扰流激波,该扰流激波所产生的高压作用在导弹头部能起到减小抬头俯仰力矩的效果,对机弹分离俯仰方向运动产生较大影响,但对导弹垂直位移的影响并不大。前缘锯齿扰流板对机弹分离相容性的控制效果比平顶扰流板要好。     

考虑激波串的超声速燃烧流场分析模型

发展了一种考虑激波串结构的超声速燃烧流场分析模型,以应用于吸气式高超声速飞行器的设计优化过程。模型通过求解耦合有限速率化学反应的刚性常微分控制方程组来描述燃烧室内点火、燃烧等气动热力现象,采用Billig激波串模型模拟燃烧高压前传过程。采用该模型对“等直段＋扩张段”、“后向台阶”和“支板喷射”三种典型构型燃烧室流场进行了计算。结果表明：所建模型正确地反映了超声速燃烧室流动中的物理化学过程;与实验数据比较,模型计算出的壁面压力分布比没有考虑激波串结构的模型符合的更好。     

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60°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     

超声速平板边界层旁路转捩直接数值模拟

采用具有七阶精度的有限差分格式和基于Euler方程组的特征边界条件, 通过直接数值模拟研究了由固定相位周期性吹吸扰动诱导的、Ma_∞=2.25、Re_∞=2.5×10⁷/m(635 000/inch)空间发展平板边界层的旁路转捩过程, 并建立了相应的直接数值模拟数据库。数值结果表明:扰动相位的随机性并不是转捩发生的必要条件, 固定相位周期性吹吸扰动即可诱发边界层的转捩;当采用固定相位时, 随着吹吸频率的增加, 转捩位置向下游移动;当扰动频率足够大时, 周期性吹吸无法诱导出边界层的转捩。随后, 在所得数据库中提取了速度及热力学变量的平均值, 与已有的数据库和理论分析吻合良好;速度脉动均方根与公认的不可压缩平板边界层实验基本吻合;热力学变量脉动均方根和雷诺应力与已有数据库的统计结果及实验数据具有相同的分布特征。对比发现, 不同转捩的诱导因素对平均转捩位置和热力学变量均方根、雷诺应力等高阶统计量的影响较大。     

进口速度和含气率对气泡-液体两相湍流影响的数值研究

气泡-液体两相湍流规律的一个重要问题是,气泡究竟是加强还是削弱液体湍流,或者何时加强何时削弱液体湍流,尚有待深入探讨.本文用作者们提出的二阶矩液体-气泡两相湍流模型即两相雷诺应力方程模型模拟了二维通道内气泡-液体闭式多股射流在不同含气率和不同进口速度下的气泡和液体湍流脉动速度.预报结果和文献中给出的实验结果趋势一致.研究结果显示出低含气率及低进口速度下气泡增强液体湍流,高含气率及高进口速度下气泡削弱液体湍流的规律,澄清了众说纷纭的看法.