水翼多模态的空化结构演化与空腔溃灭压力的耦合特性

采用可压缩的数值方法计算了不同空化数下绕流水翼的空化流场, 分析了非定常空化流动中空化结构的脱落模式、溃灭过程, 以及压力波的释放、传播及其与残腔的耦合特征. 结果表明: 可压缩数值模型能够捕捉局部腔体溃灭时压力波的释放、传播和回弹现象; 不同空化数下存在不同的腔体脱落、溃灭模式; 在特定的空化数下, 可能会在一个大的空化结构脱落循环周期内包含多个动力学演化过程, 空化结构的溃灭也会诱导多个压力脉动峰值, 并对剩余残腔总体产生抑制作用; 由凝聚激波诱导的残余腔体溃灭具有持续时间长、压力脉动幅值小的特点; 而大尺度云空化脱落腔体溃灭时释放的压力波持续时间短、脉动幅值大, 这些都可能造成机械结构振动和空蚀破坏.     

粉尘气体激波在管道直拐角处的绕射和反射

采用高分辨率数值方法和算子分裂技术研究了稀颗粒群假定下粉尘气体激波通过管道直拐角处时的绕射和反射，得到不同时刻的复杂流场结构．通过比较，找到了粉尘气体激波和纯气体激波传播特性的基本差异，讨论了颗粒的不同物理性质对波后流场特性的影响．     

非线性波动方程激波反射衍射问题

阐述了以可压等熵流的非线性波动方程为数学模型研究激波反射衍射问题的最新成果,即非线性波动方程两类初边值问题解的全局存在性和正则性研究成果.     

激波的反射与绕射

本文研究二维激波的绕射和反射问题。从一组偏微分方程组出发，采用任意四边形网格下的Ｇｏｄｕｎｏｖ有限差分格式实验计算了激波绕山体的运动，得到流体速度场和压力场，给出绕射激波的形成，反射波的空间形状和压力分布等值线，数值模拟结果是满意的，符合实际观察到的物理特性。本文结果可提供工程设计和安全防护的依据。     

干扰弹发射过程中飞机弹舱结构损伤研究

针对发射干扰弹时飞机弹舱腹板可能出现损伤的情况,对弹舱腹板受载情况和动力学响应进行了分析。开展了干扰弹发射时的冲击波载荷和金属腹板响应原理试验,对试验进行了数值模拟,模拟结果与试验结果较吻合,并进一步分析了实际弹舱腹板结构在冲击波作用下可能出现的最大响应。根据弹舱空腔结构的非定常流场仿真所得的脉动压力功率谱密度载荷,计算了弹舱腹板在不同飞机构型脉动压力作用下的应力均方根值。分析结果表明：弹舱空腔结构所产生的脉动压力是造成弹舱腹板结构损伤的主要原因。根据分析结果,给出了干扰弹舱结构改进建议。     

汽轮机调节阀通流及损失特性研究

依据厂方提供的设计数据，在不同升程、不同压比条件下对汽轮机调节阀三维流场特性进行了数值模拟．研究结果表明：阀碟下方的空穴区占据了阀座喉部通流面积的一部分，使得有效的通流面积减小，影响了阀门的通流能力；阀碟附近是整个流场中全压损失最大的区域，占调节阀总损失的60％以上，阀腔以及阀座扩压段内的全压损失相对较小；在相对升程小于6％、压比小于0．7后，环形通道的末端将产生激波，激波带来较大的全压损失．为了提高额定工况下调节阀的通流能力，建议其相对升程应尽可能地提高．     

高功率激光等离子体冲击波探测中衍射效应的消除

研究光学非接触方法探测高功率激光产生的等离子体和冲击波实验中的衍射现象,运用衍射理论和透镜成像原理,提出让待测区与接收器件成物像共轭关系,以克服衍射效应带来的对等离子体和冲击波测量误差的方法,并从理论上导出：当等离子体区域与相机位置相对于成像透镜满足物像关系时,衍射效应的影响被显著消除,通过激光作用于铝靶的实验结果,验证这一方法的可行性。     

双S弯进气道锤激波动态特性研究

发动机喘振产生的瞬时高压引起的进气道内锤激波载荷是飞机进气道结构强度设计的关键因素之一。通过对飞行器进行内外流一体化非定常三维数值计算,分析双S弯进气道内锤激波三维流场非定常特性的演化过程,研究了不同马赫数,不同超压比对双S弯进气道锤激波载荷的影响。研究表明：锤激波经过进气道弯道时,弯道外侧流场压力远大于内侧;锤激波离开进气道入口后,进气道内流场经过数个周期逐渐恢复至初始状态;相同进气道反压时,来流马赫数越小,锤激波在进气道内部传播速度越快,且进气道内部压力系数峰值越大;相同来流马赫数下,随着超压比的增大,锤激波在进气道内部传播速度加快,进气道内部压力系数峰值增大。     

不带导流板矩形腔的流激振荡的频率特性

通过试验发现不带导流板矩形腔的流激振荡问题中,存在两种机理的振荡模式－腔的深度方向上驻波振荡和流体动力振荡,分析,探讨了不同气流迎角,不同腔深情况下的两种振荡频率的变化规律。从中得到如下结果：（１）驻波振荡频率几乎不随流速迎角的变化而变化,但随腔深、腔口截面积的增大而减小;（２）流体动力振荡频率所对应的Ｓｒ近似为一常数,不随流速变化,但随迎角的增大而减小。     

金属桥箔电爆炸冲击波特性研究

为研究金属桥箔电爆炸冲击波流场特征,根据冲击波运动自相似性,采用点爆炸模型描述了金属桥箔电爆炸冲击波的流场演化,建立了金属桥箔电爆炸后冲击波波阵面参数的理论计算方法. 给出了冲击波速度、压力、传播距离和粒子速度随时间的变化规律,将计算得到的冲击波传播距离和速度与实验结果进行了对比分析,计算结果与实验结果相符合.     

The experimental study of interaction between shock wave and turbulence

The interaction between shock wave and turbulence has been studied in supersonic turbulent mix layer wind tunnel. The interaction between oblique shock wave and turbulent boundary layer and the influence of large vortex in mix layer on oblique shock wave have been observed by NPLS technique. From NPLS image, not only complex flow structure is observed but also time-dependent supersonic flow visualization is realized. The mechanism of interaction between shock wave and turbulence is discussed based on high quality NPLS image.     

Numerical modeling and analysis of the mechanism of a novel shock wave regulator for impact test

Based on the concept of hydraulic dissipation of kinetic energy, a novel shock wave regulator, which is composed of a damper and an extemally triggered valve, is presented with thorough analyses on its working mechanism. By establishing motion equations of each component of the regulator and simulating the dynamic behavior of the whole system, the shock wave regulator is demonstrated numerically to be able to change the width and amplitude of shock pulses. Prompt and easy adjustment can be achieved by changing the equivalent flow area of damping orifices and consequently the closing velocity of the flow area of a valve, which makes it applicable to different impact testing.     

自动机喷管激波的时空衍变仿真与验证

自动机喷管不同的结构形式对后坐冲击的对冲效率是不同的,为了获得更好的喷管激波消减后坐冲击的方案,构建了不同结构的喷管模型;利用燃气可压缩雷诺平均纳维-斯托克斯(N-S)方程,对不同结构的激波时空衍变的过程进行仿真,得出流场图谱、火药气体载荷分布;方案1和方案2的喷管设计参数:锥度均为12°,长度分别为360、380 m...     

楔形固体上的超音速流动的研究

在分析楔形固体(或者说由2个固体墙壁形成的凹角)上的二维超音速流动的问题时.对于轻度的斜角,存在2个可能的稳定状态的解,一个强冲激波和一个弱冲激波.弱冲激波在超音速飞行中可以被观察到.一直认为强激波是不稳定的.在楔形固体的尖端,弱的激波按时间的解是自相似的.通过对自相似位势流构造分析解,来分析激波的情况.     

绕射激波和反射激波冲击下的Richtmyer-Meshkov不稳定性

利用高速纹影和平面片光测试技术,实验研究低马赫数入射激波绕圆柱体后冲击N2/SF6平面界面,以及来自固壁的反射激波再冲击过程的R-M不稳定性特征.在竖直激波管采用重气体尾部充入,轻气体上部充入,狭缝流出的方式,在实验段狭缝处生成准静止稳定的N2/SF6平面界面.激波与圆柱作用后的流场是复杂的,包括初始的入射波、弯曲反射波、马赫波、由马赫反射产生的滑移线.研究这些复杂流场对界面的作用,对认识界面扰动的生成具有较大帮助.与平面激波作用不同的是,在柱体绕射后的激波冲击下,界面会生成局部扰动.实验结果显示,入射激波作用下界面宽度增长缓慢,而反射激波再冲击后,局部扰动会产生大的"尖钉"和"气泡"结构;反射激波与边界层相互作用产生壁面涡,会加剧湍流混合区的增长;来自尾部固壁的反射稀疏波会再次加剧湍流混合区的增长.     

一种新的激波/滑移线共存结构

超音速飞行器机动飞行时面临大攻角流动问题.这里,我们报道一种由大攻角飞行导致机翼上表面出现特殊的脱体激波、再压缩激波与滑移线共存的现象.在大攻角条件下,超音速气流在机翼前缘产生脱体激波,波后亚音速气流在机翼上表面加速到超音速,一般会形成再压缩激波.在大攻角条件下,由机身下方翻转上来的亚音速气流与机翼上表面超音速气流接触,因亚音速气流压力高于超音速气流,因此产生高背压斜激波,以达到压力平衡.我们发现,高背压斜激波正好构成机翼上的再压缩激波.在较大攻角条件下,机翼脱体激波、再压缩激波以及超音速与亚音速气流之间的滑移线,为满足压力平衡,交于前缘某点,形成特有的脱体激波/再压缩激波/滑移线干扰结构.计算表明,该滑移线内在的开尔文-亥姆赫兹不稳定性会导致新的非定常现象与气动噪声.     

急流激波算法比较与分析

对明渠急流中由于边墙偏转角的变化而产生的水流扰动进行了分析，当边墙向水流内侧转向时，扰动线以下的区域内出现水面涌高，形成陡激波．当边墙向水流外部偏转时，水面出现跌落，产生绕动，形成缓激渡，陡激波与缓激渡统称为急流激渡．文章对急流激渡的计算方法进行了分析比较，并对附体激渡的最大河岸偏转角进行了分析．     

舰艇抗冲瓦整体冲击隔离新概念及其机理研究

基于声阻抗失配原理,提出了舰艇抗冲瓦对水下爆炸冲击的整体隔离新概念.采用波动理论和Taylor平板模型.以冲击波在水、覆盖层、空气层、船体钢中的传播过程为研究对象,建立了实心敷设层结构(消声瓦的简化模型)和带空腔敷设层结构(抗冲瓦)的流固耦合模型.利用Abaqus软件建立舰艇抗冲瓦三维冲击响应模型.算例结果表明,抗冲瓦能够很好地隔离水下爆炸冲击波.大大降低船体结构材料应力和加速度冲击响应峰值,并能在广泛的频域内显著降低舰艇冲击响应.     

磁流体流动控制在航空工程中的应用与发展

总结了国内外磁流体(MHD)流动控制的研究现状,重点介绍了磁流体流动控制的3个典型实验:调节超音速进气道激波系结构,抑制流体边界层分离,减弱诱导激波强度;对磁流体流动控制机理进行了初步分析,说明放电等离子体能在激励区产生高温等离子体层,由于局部气体高温高压诱导出激波,形成虚拟尖劈,从而改变原有流场结构,施加磁场的主要用途是对放电电弧施加宏观的洛仑兹体积力,控制电弧运动的方向.最后,总结了磁流体流动控制的优势,并对国内MHD流动控制在航空工程上的应用与发展进行了展望.     

Study of interaction between shock wave and unsteady boundary layer

This paper reports theoretical and experimental study of a new type of interaction of a moving shock wave with an unsteady boundary layer. This type of shock wave-boundary layer interaction describes a moving shock wave interaction with an unsteady boundary layer induced by another shock wave and a rarefaction wave. So it is different from the interaction of a stationary shock wave with steady boundary layer, also different from the interaction of a reflected moving shock wave at the end of a shock tube with unsteady boundary layer induced by an incident shock. Geometrical shock dynamics is used for the theoretical analysis of the shock wave-unsteady boundary layer interaction, and a double-driver shock tube with a rarefaction wave bursting diaphragm is used for the experimental investigation in this work.