暂冲式激波聚焦及起爆爆震的实验与数值模拟研究

开展了三维暂冲式激波聚焦及起爆爆震的冷态与热态实验,并采用WENO算法和块结构网格自适应加密算法进行了高精度数值模拟.在环形喷口宽度d=5.4mm,驱动压力pres=0.55MPa,初始压力pinit=0.091MPa的条件下,第1次激波聚焦所致的峰值压力达2.17MPa,是初始压力的23.8倍.以当量比1.0的C2 H2/Air混合气为工质,在驱动压力为1.51MPa,环形喷口宽度d=11.4mm的工况下成功起爆了爆震波.测得火焰传播速度与激波传播速度之间的耦合偏差为2.7%,爆震波速为1587.3m/s.数值模拟清晰地捕捉到了激波聚焦及起爆爆震过程中的流场演化细节.发现环形激波沿三维凹面腔径向入射,首先在对称轴上聚心碰撞,形成沿对称轴对称分布的马赫干,并作为入射激波向凹面腔底部推进.同时,原入射激波也向凹面腔底部运动.因此,环形激波沿三维凹面腔径向入射聚焦的完成是以原入射激波和新形成的马赫干在凹面腔底部碰撞为标志的.     

CFD技术在航空工程领域的应用、挑战与发展

计算流体力学(CFD)技术在航空工程领域发挥着重要作用。总结了CFD技术在航空工程领域中的应用,系统阐述了气动设计、气动弹性、气动噪声、数字化飞行等多学科耦合计算领域对CFD技术的需求,结合实际工程应用分析了CFD技术面临的主要挑战。总结了近年来CFD技术在流动分离、边界层转捩、高精度方法和运动网格技术等领域取得的研究成果以及在气动特性评估、流动机理分析、气动设计、气动弹性、气动噪声等工程领域中的应用。进一步展望了CFD数值模拟未来的几个关键技术以及应用前景。     

基于多物理场耦合的双脉冲发动机点火过程数值模拟

为研究双脉冲固体火箭发动机Ⅱ脉冲点火瞬态过程,发展一套多物理场耦合求解器。流体控制方程基于有限体积法求解,时间推进采用双时间步LU-SGS(Lower Upper Symmetric Guass Seidel)方法;固体推进剂表面温度基于耦合传热方法计算;结构动力学运动方程基于有限元方法离散,采用经典的Newmark格式进行时间推进,流固耦合采用松耦合算法,并通过算例验证求解器的可靠性。计算结果表明:该求解器能够数值模拟Ⅱ脉冲启动过程中的点火药气体冲击、燃气非定常流动及金属膜片机械响应过程,获得金属膜片的破裂时间和压强;且随着点火质量流率增加,推进剂装药首次点燃时间和金属膜片破裂时间变短,膜片破裂压强降低;金属膜片破裂时间和压强不仅与作用在其表面的压强载荷大小相关,而且与压强载荷加载的过程相关;金属膜片厚度越薄,膜片破裂时间越短,膜片轴向位移越大,膜片破裂压强越低。     

疏透型防护林绕林流场的PIV实验研究

利用粒子图像测速仪(PVI)，采用2帧-互相关的分析方法，对疏透型防护林流场的流动特征在风洞中进行实验研究，获得绕林流场的速度矢量图、速度等势线图和涡量场图。实验中选用的防护林疏透度分别为0％，30％，40％，60％。在各种疏透度下的防护林中，疏透度为0％的防护林近尾流区平均沿流速度衰减幅度大，但恢复也快，且有最高的平均垂直速度。疏透度为30％和40％的防护林绕林流场非常相似，其中疏透度为30％的林带。林后平均沿流速度恢复较慢，且气流扰动较小，具有良好的防风固沙作用。     

双舌型挡板VGT蜗壳速度场的试验研究

使用IFA300热膜风速仪，通过选择合适的低通滤波器、合适的采样频率和采样时间，用X形探针测量了其无叶喷嘴出口速度的分布以及蜗壳流道的速度场。结果表明：在两档板全关时，喷嘴出口速度分布较均匀；随两挡板开度变化，喷嘴出口速度分布变化较大；而且沿蜗壳周向其径向速度分布较均匀，切向速度分布变化较大；沿蜗壳轴向，两者变化均较大。当两挡板开度变化时，蜗壳流道截面上流通速度的分布不同于自由涡流规律，二次流速度分量分布形态类似。     

新型单模光纤模场直径测试系统

介绍了一种新型的单模光纤模场直径测试系统,它采用国际推荐的基准测试方法－远场扫描法,具有测量精度高、速度快、抗干扰能力强和操作简单的特点,既可用于实验室中,也适合在工厂环境下使用,能够替代同类进口产品。     

加油机尾涡流场对受油机的干扰影响分析

简介了空中加油方式及加油点布局形式，对加油机机翼尾涡面的空间位置、加油机的下洗和侧洗流场等进行了分析，提出了加油机尾涡流场对受油机干扰影响的主要特点和问题。     

电子散斑干涉法在振动测量中的物光位相调制法

介绍的物光正弦调制法是给振动物体的基座以低频振动,相当于物光位相受到正弦调制,仪器在不“冻结”参考状态(即CCD采样的信号不在帧存器中锁定)时,连续进行相邻两时刻散斑图的“相减”,并在监视器上得到与振型有关的实时图象。当物体达到自振频率时,将出现清楚的振型。因此,本方法可进行频率扫描,通过观察监视器的条纹场确定各阶自振频率及相应的振型,其条纹分辨率高于时间平均法,与相减法比较则可在很宽频率范围内进行频率扫描。      

短环燃烧室冷热态三维流场数值模拟

介绍了计算三维湍流流动的理论公式和物理模型。给出了在处理初场问题和边界问题时的一些具体方法。用柱坐标系，正交交错网格，台阶壁模拟，SIMPLE算法步骤计算了短环燃烧室三维湍流流场，并与全环燃烧室试验结果作了对比，计算与试验结果比较一致。     

主动Lamb波结构健康监测中信号增强与损伤成像方法

 主动Lamb波结构健康监测技术研究中,损伤散射信号的信噪比是正确稳定地监测出损伤的关键。针对真实工程结构,尤其是针对复合材料板结构健康监测时存在的信号信噪比低下问题,提出了基于时间反转聚焦原理的信号增强与损伤成像方法。根据Lamb波信号传播自身的特性,通过聚焦的方法使损伤散射信号能量叠加放大,从而提高信号的信噪比;利用时间反转法对波源的自适应聚焦能力,重建信号传播波动图,通过信号聚焦显示损伤位置和区域。在碳纤维复合材料板上的实验结果表明,该方法能有效提高有用信号的能量,较为准确地监测出损伤的位置、范围等特征。