椭圆柱绕流的相关问题研究

研究无粘性不可压缩流体绕过椭圆柱时在椭圆柱附近的流动情况.利用儒可夫斯基变换根据复变方法得到45°冲角下椭圆柱绕流的复势函数;给出45°冲角下椭圆柱绕流的速度势函数和流函数并画出45°冲角下的流线图和压强系数图.根据流线图、压强系数图分析了椭圆柱表面的速度和压强分布情况.当椭圆的尺度参数取极限值时,所得结果可以退化为平...     

椭圆柱绕流的理论研究

现有的椭圆柱绕流理论给出了椭圆柱周边流场分布示意图,但流场分布图的数学分析计算过程并不完善,给进一步研究椭圆柱绕流问题增加了难度。首先利用保角变换的方法求得攻角为零时的椭圆柱绕流复势,然后利用复变函数理论将椭圆柱绕流复势分离,得到了椭圆柱绕流的势函数和流函数,随后利用MATLAB软件绘制出了流线和等势线分布图,进而基于求得的绕流势函数和流函数,应用理想流体力学相关理论,讨论了椭圆柱面的流体压力分布规律。     

三角形截面弹芯的飞行稳定特性

为了研究三角形截面穿甲弹的飞行稳定特性,在对传统圆截面弹芯运动稳定性分析的基础上,针对三角形截面弹芯的特点,建立了其空中运动数学方程,推导出飞行稳定性判据,分析了三角形截面弹芯飞行时转速比P和气动特征数H、M、T的自身特点以及其对稳定性能的影响,并结合升力线理论和风洞试验数据,给出了气动特征数by、kz随自转角γ的变化规律.最后,通过6-D弹道仿真,对比其与圆截面弹芯在同等条件下的章动曲线、攻角曲线以及稳定因子λ曲线规律,分析得出三角形截面弹芯具有良好的飞行稳定性能.该文为三角形截面弹芯的设计提供依据.     

一种低空急流对水平轴风力机气动性能的影响

以一台1.5 MW变桨变速型三叶片风力机为研究对象,探讨了三种入流条件下水平轴风力机气动性能的异同,着重研究了一种典型低空急流对水平轴风力机气动性能的影响.结果表明:低空急流下风轮的功率和推力比均匀流和剪切流的大;低空急流下叶片表面压力总体大于其他两种流动,急流衰减内的翼型截面在吸力面中段存在一个比剪切更加显著的压力突降区;叶片各截面的法向力系数和切向力系数整体大于其他两种流动;低空急流下各截面的攻角比剪切流的大0.05%~36.66%,叶片表面的失速区尤其是叶根附近的失速区相对其他两种流动更大,分离线向前缘靠近,急流衰减内的翼型截面分离涡现象更加明显;对不同特征低空急流下水平轴风力机气动性能影响的研究将在未来的工作中进行.     

带两对对称平板的圆柱绕流问题研究

通过一个非有理函数型的保角变换,研究了带有两对对称平板的圆柱体绕流问题。利用复变方法首次得到带有两对对称平板的圆柱体绕流问题的复势函数,并得到其速度势函数和流函数。绘制流体流动的流线图、等势线图和压力系数图,分析了流场中特定点处的压力和速度分布特点,流动情况与实际流动吻合较好。     

钝体矩形断面绕流场机理与主分量分析

为研究钝体矩形断面的绕流场特征和气动特性,针对宽高比为4的矩形断面,基于雷诺时均N-S方程和SSTk-ω湍流模型开展了断面绕流场非定常CFD模拟,得到了与其它文献报道一致的断面阻力系数、涡脱St数、上下面压力平均值和脉动值分布、平均涡脱位置和再附长度.对表面脉动压力时程的主分量分析表明,第一主分量与压力脉动RMS分布一致,能反映表面不同位置的脉动压力强弱和整体分布特征.基于上下面第一阶主分量形状,可确定其分离剪切流中主漩涡的脱落位置.基于第一阶主分量系数,可获得矩形断面绕流的涡脱频率.矩形断面上下表面的主漩涡脱落主导了上下表面的压力脉动特征.     

风向角对高速列车驶出隧道过程中气动效应的影响

为研究风向角对驶出隧道过程中高速列车气动效应的影响,以某型高速动车组列车为研究对象,采用数值模拟方法对隧道内气动压力、列车风风速、流场分布及列车气动荷载进行分析。通过与动模型试验结果进出对比,验证数值模拟方法的准确性。研究结果表明：隧道壁面气动压力峰值及变化幅值最大值出现在隧道内部,且出现位置到隧道出口距离与风向角有关;背风侧气动压力受风向角影响更大,气动压力变化幅值随风向角增大呈现先减小后增大再减小的趋势;出口处列车风风速随风向角增大基本呈现先增大后减小的趋势,30°风向角时列车风风速最大,但迎、背风侧列车风风速峰值出现时刻不同;随着风向角增大,流场分布不对称性增强,列车绕流特性由流线型绕流逐渐过渡到钝体绕流,流动分离点到头车鼻尖的距离呈现先增大后减小最后再增大的变化规律,隧道内流动结构愈加复杂;气动横向力、升力变化幅值随风向角增加呈现先增后减趋势,头车横向力系数最大变化幅值分别是中车、尾车的2.4倍和2.6倍,升力系数最大变化幅值分别是中车、尾车的1.1倍和1.5倍,故保证头车安全是控制整车运行安全的关键;侧风下高速列车驶出隧道情形下的最不利风向角为30°,此时头车发生列车事故风险...     

半导体少长针消雷器风荷载数值研究

使用FLUENT软件求解定常不可压缩流动的RANS方程和标准k-ε湍流模型，数值模拟风场中绕半导体少长针消雷器圆柱杆件的复杂流动，研究风向角对杆件风荷载的影响．计算结果给出了不同风向角下消雷器各杆件的气动力系数，风向角β=0°时各杆件纵截面和横截面上的压力系数分布，不同风向角下流场截面内的截面流线分布和等压线分布．     

后加载和高负荷前加载叶型气动性能的试验研究

采用平面叶栅和环形叶栅吹风试验对后加载和高负荷前加载叶型的气动性能进行了详细的测量和研究.在平面叶栅吹风试验中,测量了2种叶型的压力系数分布,研究了攻角、相对栅距、安装角和马赫数的变化对叶型能量损失系数的影响规律.在环形叶栅吹风试验中,测量了2种叶型的近叶顶、中叶高和近叶根处的压力系数分布以及能量损失系数沿叶高的变化规律.对后加载和高负荷前加载叶型的三维成型规律进行了讨论.试验结果表明:高负荷前加载叶型相对于后加载叶型具有更大的负荷特性;高负荷前加载叶型在采用较大的切向弯曲后可以抑制二次流的发展和减少二次流损失;前加载叶型和后加载叶型均具有优良的气动性能.研究结果对于拓宽高性能叶型在汽轮机中的应用提供了理论基础和技术支持.     

桥面风环境的数值风洞研究

运用数值风洞方法,采用SST k-ω湍流模型计算并分析了在25 m/s的桥面横风环境下,不同的汽车行驶速度(0~120 km/h)对汽车表面压力、绕流速度分布以及气动系数的影响.计算结果表明,该方法行之有效,在沿海或跨海大桥抗风设计和确保行车安全方面具有应用前景.     

等离子体气动激励改善低速叶栅性能数值仿真

针对低速条件下等离子体气动激励抑制压气机叶栅吸力面流动分离进行研究.将表面介质阻挡放电等离子体气动激励对流场的作用等效为体积力和热的作用,并考虑等离子体温升对流体热物理性质的影响,建立了等离子体气动激励的数学模型.通过求解电势和电荷方程得到等离子体气动激励诱导的体积力和热功率密度分布函数,通过实验数据拟合得到物性参数函数,分别作为方程源项和系数加入到Navier-Stokes方程中求解.应用模型研究了等离子体激励在不同来流速度、攻角和激励强度下对压气机叶栅性能的影响.数值仿真结果表明:在马赫数为0.05、攻角为2°的情况下,施加等离子体激励后,分离点由65.09％弦长处后移到79.4％弦长,气流转折角增加0.8°,最大总压损失系数减小了7.4％,尾迹宽度减小了12％.来流速度增大激励效果会减弱,来流攻角的改变对激励效果有影响,激励强度增大对流动分离的抑制效果有明显改善.     

喷射泵湍流场及外特性数值模拟

对于喷射泵湍流场,采用k-ε湍流模型,在不同喷嘴入口流速条件下进行了数值模拟,给出了流场的速度分布、压力分布以及湍动能分布曲线。对流场特性分析表明,湍动能在喷嘴出口处和扩散管初段出现峰值,喷嘴出口处无量纲湍动能峰值位于不同的的径向位置,而扩散管初段的无量纲湍动能峰值则处于同一径向位置上。分析外特性结果表明,湍流场数值模拟结果与理论值吻合较好。最后分析了影响喷射泵的效率的因素,提出了在低流量比范围内的主要因素为流体混合损失,而在高流量比范围内的主要因素为喉管和扩散管摩擦损失。研究结果对进一步数值模拟以及工程应用有指导意义。     

梯形槽中三角剖面堰测流特性研究

研究梯形槽中三角剖面堰的测流特性，首先导出了梯形槽三角剖面堰的流量公式，而后通过不同边坡不同情况下的系列试验，给出了这种堰型自由流流量系数及淹没流折减系数的变化规律、推荐作用值及相应的不确定度，并从理论上予以阐释及论证；最后提出了由实测水头直接计算流量的流速系数法，可免除反复试算的麻烦。     

基于遗传算法的带内流低阻车身气动优化

通过建立18个参数的参数化模型,并开发了基于遗传算法的全局优化方法,展开带内流的车身气动优化,获得了气动阻力系数为0.261的低阻优化外形.比较最优车身的仿真和试验结果发现,气动阻力系数仅相差4%,表面压力系数和不同截面速度分布趋势相同、量值相差较小,表明所采用数值仿真方法是正确、可行的.利用本征正交分解对车身尾部截面流场进行能量分解发现,前9阶模态占总能量的54.5%;能量占比最高的1阶模态呈现出尾部拖曳涡的形态,并且拖曳涡的涡核位置不随时间变化而变化.建立了带内流的全局优化方法,获得了经试验验证的带内流低阻车身,为相关产品开发提供借鉴方法和外形参考.     

侧风下大学生方程式赛车气动性能研究

以大学生方程式赛车为研究对象,采用横摆模型法对不同侧风下的赛车气动特性进行了CFD仿真和试验研究,得到了相应的气动力系数,并对不同侧风下流场中速度以及压力的分布进行了分析,探究了气动力系数和尾部流场的差异.结果表明,赛车的阻力系数和侧向力系数随横摆角的增大而增大,而升力系数并不随横摆角线性变化.赛车的下压力主要由前后翼提供,随着横摆角的增大,后翼所提供的下压力逐渐减小,而底板所提供的下压力则逐渐增大.车身所提供的阻力随横摆角的变化更为敏感.不同横摆角下,赛车尾部的涡流分布存在较大差异.      

NACA埋入式进气口气动特性试验设计优化

为了优化(美国)国家航空咨询委员会(National Advisory Committee for Aeronautics,NACA)埋入式进气口气动特性,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值方法,以阻力、总压恢复系数、出口质量流量和出口马赫数为性能指标,对3个关键几何参数进行了试验设计(design of experiments,DoE).基准工况结果表明,在进气口斜坡侧边靠近主流处有轴向涡产生.DoE结果表明,斜坡角度对性能指标影响大,斜坡扩张角角影响小,出口转折半径对阻力和出口质量流量影响大,且斜坡角度一定时折转半径越小越好.斜坡角度越小,前缘位置马赫数越小,涡管越长,同一截面速度分布越均匀,因此总压恢复系数和出口质量流量越大,且出口气流不均匀度小,气动性能佳.     

非均匀来流下飞翼布局气动特性模拟方法研究

飞翼布局的非均匀来流会使得飞翼的流场不均匀,从而影响其气动性能。通过引入"网格速度"来计入非均匀来流的影响,求解非定常Navier-Stokes方程,实现了非均匀来流下飞翼布局气动特性的数值模拟。首先采用该方法对NACA0006翼型非均匀来流下的气动力响应进行了计算,计算结果与文献计算结果吻合良好。进一步对某飞翼布局飞机在非均匀来流下的气动力响应过程进行了数值模拟,得到了不同振荡速度比率下飞翼布局气动力系数随相位角变化曲线,结果表明,振荡速度比率越大,升力响应的幅值越大,非均匀来流对飞行器气动特性影响越明显。     

机非混行路段上自行车对机动车行驶的摩擦干扰影响分析

混合交通流是中国城市交通的一个主要特征,这种现象的存在使得交通流的行为更加复杂.在机非混行路段,自行车对机动车的行驶会造成干扰影响.针对自行车对机动车行驶的摩擦干扰,作者采用摄像法在典型路段对交通数据进行采集,经过数据转换、样本筛选和数据析取,提取出符合要求的干扰数据.在实际数据的基础上,分析了不同机动车类型在无干扰和摩擦干扰情况下的速度分布规律,计算了摩擦干扰系数.基于样本的研究结果表明,机动车在摩擦干扰下的速度分布比较分散,同时小汽车对干扰的敏感程度远大于大客车.     

井内瞬态波动压力分析

本文用混合隐式特征线法求解了井内流道中的瞬态波动压力问题,给出了弹性管和可压缩流体在井内各流道组合的压力波波动方程和定解条件。文中对运动管柱(钻柱,套管)在常规井身结构内的各流道组合进行了合理的划分,得出了各种情况下瞬态压力的数值解。本文瞬态波动压力计算结果比过去通用的稳态波动压力计算值更符合井内实际,因此用本文的方法能更准确地计算井内波动压力及确定合理起下钻速度。     

超音速下压力分布测量飞行试验研究

本文主要对超音速下的压力分布测量飞行试验技术进行了研究。文中首先对压力分布测量的试验方法、测试原理、试验飞机、测试设备等进行了简要介绍。然后重点研究了飞行试验数据处理方法,得出了超音速飞行试验中压力系数的计算公式。最后给出了飞行试验结果误差分析,并得出了测量结果不确定度的计算方法。国内在超音速气动力飞行试验领域内的研究还非常少,本文中所给出的计算方法可为今后的飞行试验提供参考。