空天飞行器先进风洞实验技术及我国发展建议

随着空间科学蓬勃发展,各国争相抢占空间科学的战略制高点,发展高超声速风洞技术的战略意义日渐凸显。我国在爆轰驱动高超声速激波风洞研究方面已经走在国际前列,核心技术具有自主知识产权。如何发挥已有设施的作用,加强风洞实验测量技术的研究与开发,提高实验数据的分析能力和在实际空天工程中的应用是我国下一步需要思考的问题。     

用神经网络控制风洞实验中的温度分布

根据在风洞中模拟大气温度的分布需要控制风洞入口处的温度的特性,通过预先测量的数据,对神经网络进行训练来模拟温度的分布,可以避免复杂的数学求 本实验中达到了预期的目的。     

多段翼型风洞侧壁边界层吹除控制实验研究

通过调研国内外相关文献资料,结合实验室建设项目:侧壁边界层控制系统研制,选取相对厚度为17%的GAW—1翼型进行了风洞侧壁边界层吹除控制下气动性能的实验研究。介绍了该系统的特点和实验方法,研究了侧壁边界层吹除控制对单段和多段翼型的二元性的影响规律。结果表明:(1)对多种吹气位置不同组合来说,以前缝关闭,中缝和后缝打开吹气为最佳吹气方式;(2)不同吹气系数对模型展向中间剖面和端部剖面的压力分布影响不同,存在对应的最佳吹气系数;(3)实验研究验证了NF—3风洞侧壁边界层吹除控制系统可以有效控制侧壁边界层的干扰,改善和提高翼型气动特性实验的准确性。     

整车气动声学风洞数值模拟

通过实际测量建立气动声学风洞计算域模型,考虑了试验段与外界的联通、脉动压力和瞬态气流交换,以便更好地重现风洞试验段流场的流动特性和非定常特性。将数值模拟结果与风洞实测结果在速度分布、静压梯度、风洞压力平衡口流场、缓冲口流场等具有代表性的流动和压力等特征物理量进行对比分析,结果表明：风洞计算域的数值模拟结果能够较好的贴合风洞的实际流动特征。使用实车模型分别在风洞计算与传统长方体计算域进行数值模拟计算,并与风洞试验结果进行对比分析,结果显示：应用风洞计算域的数值模拟结果更接近风洞试验结果。     

贵州凉风洞综合体系的现代生态环境记录

基于稳定碳同位素方法,通过对贵州凉风洞洞穴综合体系的逐项分析,表明洞穴滴水较好地继承了土壤水所携带的地表气候与生态环境信息.     

直流低速风洞收缩段曲线的仿真研究

本研究采用MATLAB和FLUENT软件对多种直流低速风洞的收缩段曲线进行仿真研究,通过对仿真结果及建模进行分析,为直流低速风洞收缩段的设计寻找出一种较为合适的曲线。对维氏曲线、双三次曲线和五次方曲线的对比图进行分析后得出,当收缩段曲线采用双三次曲线时,收缩段出入口较为平滑,且加速部分位于收缩段内部,从而使其收敛性质比其他曲线更优秀,笔者对直流低速风洞的收缩段曲线进行仿真研究,为如何设计与构建出优秀的低速风洞提供重要依据。     

沙粒的松弛过程

为了深入了解非稳态下沙粒的运动规律，对风洞中沙粒的加速运动过程进行了跟踪拍照，通过改变沙粒的粒径以及风速，系统地研究了沙粒的松弛过程．实验结果表明：在沙粒松弛初始阶段，沙粒的实际运动速度与球形粒子的理论计算值存在较大差异；Basset力对松弛过程无显著影响．将衡量沙粒跟随流体运动能力的斯托克斯数St引入到沙粒运动中，使其成为判断沙粒运动形式的一个判断标准．     

针对高速列车头车外形设计的风洞侧风试验模型选取方法

为了给高速列车风洞侧风试验的模型选取提供更多的参考依据,采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法对不同模型以200km/h速度运行时,在不同侧向风速下的气动力和流场结构进行分析.结果表明:相同侧向风速下,不同的高速列车缩比模型对头车的气动力系数影响不大,可以采用更短编组长度的高速列车模型即1.2车模型(头车+0.2节尾车)代替3车联挂模型对头车的气动特性进行风洞试验研究;考虑到尾车结构对头车末端区域的流场结构和压力分布的影响,高速列车风洞侧风试验中,不建议采用更短编组方式的模型.     

沙风洞两种加沙方式效果的仿真及试验对比分析

针对国内某基地沙风洞全新的加沙方式运用FLUENT中的Discrete Phase Model(DPM)模型进行了计算机仿真,得出了不同喷吹方式下试验段内沙粒的粒径分布和浓度分布,试验结果证实了模拟计算的准确性。仿真结果为加沙方式的定型提供了理论指导,极大地减少了试验的工作量和费用。     

基于柔性网格技术的轿车气动造型优化

提出在轿车气动造型优化的过程中采用柔性网格技术代替目前的nurbs技术,它具有改型自由、建模效率高等优点。以一轿车作为研究对象,首先通过计算仿真和风洞实验的对比验证了该技术是可行的,其仿真结果与实验数据的误差在5%以内。然后采用该技术对轿车头部造型进行了柔性修改和气动仿真,研究证明该技术在改型效率上比nurbs技术要高出5-6倍,而且改型变化自由度高,有助于提高车身气动造型优化的效率和质量。