纳米飞行器概念设计

纳米飞行器(NAV)指尺寸7.5cm以内、携带载荷2g以上、具有悬停和低速前飞等多种飞行模式的新概念可控无人飞行器,是无人飞行器系统的重要组成部分,可在狭窄空间中探测、侦察、数据中继和释放载荷,具有重要的军事和民用价值.本文阐述了NAV的设计要求、概念研究的最新进展.同时就设计中关键理论和技术进行了评述,主要为:NAV外形选择方法的提出;极低雷诺数空气动力学机理、极低雷诺数下旋翼外形和扑翼外形流场特征的分析;当前极低雷诺数研究方法和研究现状、新材料在NAV设计中应用前景及微推进技术和微电子技术研究进展的综述.     

边界拟合坐标系下的一种混网格方法

提出一种在边界拟合坐标系下的混网格方法。该方法涌适应复杂边界形状及有效解决在边界拟合坐标系下出现的奇异网络问题,为复杂形状下的高速流的计算提供了可行的途径,对交接处为圆形的弯曲梁道的计算表明,此方法是有效的。     

低雷诺数下机翼复杂绕流的气动特性实验

在上海市应用数学和力学研究所SIAMM400 低速低湍流度风洞中, 对自行设计的GA-1060 机翼在低雷诺数下复杂三维绕流的气动性能进行了相关的实验研究, 并与NACA0012 翼型形成的矩形机翼绕流气动性能进行了比较. 结果表明: 在低雷诺数下GA-1060 机翼前缘较为钝厚, 有一定弯度, 厚度较小的外形使其具有更好的综合气动特性; 在较大攻角情况下, 升力系数和升阻比等参数均有较大提高, 6° 攻角时升阻比可增加到27%; 流动分离与翼尖涡的相互作用在一定程度上影响了翼尖涡的生成和发展.     

低磁雷诺数不可压缩磁流体槽道湍流电场相关特性的直接数值模拟

对低磁雷诺数近似下不可压缩磁流体槽道湍流进行了直接数值模拟（DNS）,给出了速度-电场、电场-电场相关特性,并与Kenjere-Hanjalic提出的模型（K-H模型）进行了逐项对比.通过K-H模型与DNS所得到的数据对给定外部驱动力、不同磁场布置形式下磁场对湍流抑制作用的机理进行了对比分析.结果表明,K-H模型可以对速度-电场相关项的大部分分量进行合理的预估.通过数值模拟还发现,磁场沿流向及展向布置下湍动能降低的主要机理是耗散性的磁流体源项;而当磁场沿法向布置时,湍动能降低的主要机理是洛仑兹力对底层流动的加速,从而降低雷诺应力,令湍动能方程中生成项减小,导致湍动能减小.     

开放系统中的雷诺数

研究自组织现象,指明开放系统出现自组织现象符合最小作用量原理。对开放系统引入雷诺数,用雷诺数衡量开放系统远离平衡态的程度。当系统的雷诺数达到一临界值Re1时,开放系统出现自组织现象,再达到更大的临界值心时,自组织现象破坏,出现混沌现象。Re2与Re1的比值L越大,说明开放系统的自组织现象越稳定。研究了输运过程及沙粒移动中发生的自组织现象。     

相似准则在管流摩阻系数测试试验中的应用

压裂液在压裂施工过程中的管流摩阻值是确定井底压力以及井口施工压力非常重要的数据,大多数人针对某一地区使用修正后的管流摩阻计算公式计算管流摩阻值。本文应用雷诺数相似准则,通过室内试验装置测定压裂施工设计的压裂液管流摩阻系数,计算现场施工的压裂液管流摩阻值。结合一批不带封隔器压裂井现场实际施工资料进行计算管流摩阻,其计算管流摩阻值与实测管流摩阻值进行对比,计算管流摩阻值相对误差小于10%,该方法可以指导现场压裂施工设计。     

N-S方程的完全四阶紧致差分格式

基于极坐标系下稳态不可压缩黏性流动的Navier-Stokes(N-S)方程,建立了完全四阶精度紧致差分格式,并对圆柱绕流问题进行了数值模拟分析.研究结果表明,该数值格式能够清楚地模拟出圆柱绕流流场特征,可以看到有2个对称且方向相反的旋涡在圆柱形桥墩后方形成.     

三角翼前缘涡轴向速度的数值模拟研究

本文通过数值模拟的方法研究了雷诺数和攻角对76°大后掠三角翼和50°中等后掠三角翼前缘涡轴向速度的影响.前缘涡速度沿轴向的变化趋势反映了三角翼前缘涡的产生、发展及其演化过程,计算结果表明,后掠角、攻角和雷诺数共同影响前缘涡轴向速度的发展和展向分布特征,其中雷诺数是最重要的影响因素.较高雷诺数下,大后掠三角翼和中等后掠三角翼前缘涡轴向速度呈现出常见的射流型轴向速度分布;而降低雷诺数至105以内时,中等后掠三角翼前缘涡轴向速度剖面为尾流型,大后掠三角翼在较小攻角下也表现出尾流型的特征.     

矩形微通道流动入口段的阻力特性分析

运用Fluent软件对宽高比ε为0.1～1.0的矩形微通道层流流动入口段的阻力特性进行了三维数值模拟.结果表明:宽高比ε和雷诺数Re对表观摩擦因子与雷诺数乘积f_(app)Re有一定的影响.f_(app)Re值随着宽高比ε的增大而减小,在不同的Re数范围内呈现了不同的影响.当Re数小于300时,f_(app)Re值随Re数的增大而减小;Re数大于300后,f_(app)Re值随Re数变化很小.当流动达到充分发展后f_(app)Re值保持不变,且与Re数无关.此外还研究了ε和Re数对水力进口长度的影响.发现当Re数小于和等于20时,无量纲进口长度随着ε的增大逐渐减小;当Re数大于20,无量纲进口长度随着ε的增大呈先增后减的趋势,且在宽高比为0.3～0.4时达到峰值.基于得到的结果,提出了新的层流流动进口长度关系式,该式对微型设备的设计和优化具有一定的指导意义.     

不同介质对标定涡街流量计系数的影响

流量计检定工作是在实验室标准装置下完成的,对涡街流量计来说,出厂检定不但对于确定仪表性能参数是必不可少的,对于发现整体安装乃至零部件制造质量问题也是至关重要的。对涡街流量计测量特性做了简要的介绍,采用现场实验的方法,通过在兰州石化公司水、气两套标准装置上检定数据的对比,试着分析探讨在一定雷诺数范围内,检定介质是否会对涡街流量计的仪表系数产生影响。