剪切来流条件下的涡生振荡机理

将指数极坐标系建立在运动的圆柱上,推导了运动坐标中剪切来流条件下,涡生振荡的涡量-流函数守恒方程、其初始和边界条件、圆柱表面的水动力表达式、圆柱振荡方程。对圆柱从静止开始振荡到发展为稳定振荡状态进行了计算和讨论,描述了脱体涡街的发展过程、升阻力相图的连续变形和漂移、圆柱振荡和平衡位置的变化过程。研究了涡生振荡终态随剪切度K的变化。结果表明:剪切来流给流场加入了背景涡,使圆柱的上涡增强、下涡减弱,流场的对称性被破坏。随着剪切度K的增大,涡街的倾斜程度增大,压力曲线的漂移量增大,由此导致升力的绝对值增大,圆柱的振幅增大且平衡位置向圆柱下侧的漂移也增大。     

开式方腔可压缩流动及噪声LES计算分析

采用基于低色散、低耗散计算气动声学方法的LES技术计算分析了Mach 1.4和Mach 0.6三维开式方腔可压缩振荡流动及其诱导的强噪声环境.通过与已有实验和数值结果对比,证实了本文开发的LES计算程序的可靠性.深入分析LES空腔流计算结果,表明超声速来流条件下剪切层大尺度涡结构与空腔后缘撞击形成了声-流耦合自持振荡的...     

加热对圆柱绕流影响的热线测量

首次给出了风洞中加热圆柱涡脱落受加热功率控制的热线测量结果。实验表明:当Re>Re_c时,加热使涡脱落频率f下降,甚至完全抑制涡脱落;加热使涡脱落处于临界状态时,其涡脱落频率f_c与来流风速U成正比;加热可影响圆柱绕流的涡脱落模式,使热线功率谱的单峰变为双峰。     

涡环旋转伞流固耦合特性分析

以一种典型的涡环旋转伞为研究对象,采用任意拉格朗日-欧拉流固耦合方法模拟其在无限质量条件下的充气展开过程。计算得到了涡环旋转伞的充气展开和转速、开伞动载等时程变化曲线以及稳态阶段伞周围流场变化规律、伞衣织物的结构强度等流固耦合特性。结果表明:涡环旋转伞在来流12m/s时稳定转速约为3.1r/s,伞衣幅充满外形饱满,与伞塔试验结果吻合;稳态阶段涡环旋转伞上方产生大量涡核,涡核中心的连线类似于空间螺旋线;涡环旋转伞的阻力系数大于一般结构轴对称降落伞;伞衣幅与伞绳连接区域以及边缘区域应力明显高于伞衣幅平均应力水平。     

圆柱壳在轴向压力作用下的稳定性和振动特性

利用Hamilton原理得出轴向压力作用下圆柱壳位移增量的动力学方程,推导了方程的解析解。通过数值计算,分析了轴向压力作用下圆柱壳的临界屈曲压力随壳体长度变化的曲线,讨论了壳体几何参数(L,h)变化和轴向力幅值变化对振动频率影响的变化曲线。数值计算结果表明,圆柱壳的临界屈曲压力与失稳模态紧密相关;圆柱壳的自振频率随壳体的长度增加而下降,随壳体的厚度增加而提高;圆柱壳的自振频率和最低频率随轴向压力的增大而下降。     

一种双圆柱绕流流场及流噪声数值计算方法

为了探究数值计算方法在气动声学计算中的准确性,基于变分原理的Lighthill声类比理论,数值模拟了三维串列双圆柱的气动噪声。为了获得噪声源,采用大涡模拟(LES)求解不可压非定常的流场。计算得到的双圆柱流场特性和声学特性与试验吻合得很好。上游圆柱的涡脱落与下游圆柱抨击引起的特征线谱噪声特性也得到很好的预测。     

合成双射流冲击平板流场结构与模态分解分析

为揭示合成双射流冲击平板流场结构特征,通过大涡模拟方法对合成双射流冲击平板流动进行了仿真,采用有限时间Lyapunov指数方法对流场的拉格朗日涡结构进行了识别,并与欧拉框架下的速度矢量和涡量结果进行了对比分析。结果表明,在合成双射流两股射流交替作用下,射流核心区涡系结构较为复杂且涡量丰富,远离核心区存在一对稳定的涡结构,且拉格朗日涡结构与涡量对应较好,为合成双射流冲击冷却的布局设计提供了指导。另外,流场本征正交分解表明,第一阶模态关于激励器出口中心轴线大致对称,其能量占总体能量的35%,前6阶模态的能量占80%;根据前6阶模态所反映的流场特性,合成双射流冲击平板流场具有高度的对称性。     

攻角对双三角翼旋涡特性影响的数值模拟

采用数值方法研究了双三角翼上涡流运动随攻角的变化规律.计算取层流假设,研究了攻角在5°～30°,76°/40°后掠双三角翼绕流的流场结构随攻角的变化,并对双三角翼上涡破裂现象对流场结构及气动力性能的影响进行了分析.结果表明,双三角翼上的多涡结构存在强烈的相互影响,较大的攻角会导致涡破裂在翼面上发生,严重影响了双三角翼的气动力性能.     

导弹箱式垂直热发射过程燃气流冲击效应研究

为了研究导弹箱式垂直热发射过程燃气流场对导弹及发射装置的影响,使用计算流体力学方法,将燃气流场与导弹运动耦合计算,采用域动分层动网格更新方法模拟了导弹的发射过程,采用多组分冻结流计算燃气流场,得到了导弹热发射过程中流场分布及导弹、发射箱的热、力载荷分布情况,并采用发射试验进行了验证。研究结果表明,导弹在箱内运动过程中,弹表面基本为负压,各测点导弹截面出箱以后,压力迅速升高为一个大气压;在点火时刻弹尾部产生一个775 K的温度峰值,在整个运动过程中,弹表面温度基本保持在300 K;发射箱的温度变化经历先升高,出箱后降低,运动一段距离到超临界状态又升高,随着导弹远离发射箱,箱内表面温度逐渐降低;导弹运动过程中,发射箱内基本为负压,喷管运动至观测点截面附近时,该观测点压力降至最低,之后缓慢升高,到超临界状态,压力下降形成一个波谷,随着导弹远离发射箱,箱内壁面压力逐渐升高为一个大气压。     

固体火箭发动机声涡耦合数值仿真

研究固体火箭发动机工作中发生的声涡耦合导致的不稳定燃烧,以及燃烧室空腔变化对压力振荡的影响。对VKI缩比发动机流场采用大涡模拟(LES)方法进行数值模拟,确定数值方法可行。采用有限元和大涡模拟结合的方法,对某固体火箭发动机声涡耦合进行仿真分析,对声场分别采用理论方法和有限元数值方法对声模态和声学特性计算,确定有限元方法精度可靠及大涡模拟方法对流场旋涡流动不稳定捕捉准确,计算结果和试验中压力振荡结果相符。表明研究的该固体火箭发动机发生了声涡耦合引起的纵向1阶声不稳定,且获得了自由容积对压力振荡频率及幅值的影响规律。     

涡流阀流量调节特性数值模拟

用数值模拟研究了涡流阀的流量调节特性。在来流总压恒定的条件下,用时间相关法求解了雷诺平均的Ｎａｖｉｅｒ—Ｓｔｏｋｅｓ方程。计算了无控制流和有控制流两种情况,得到了流动参数在流场中的分布和控制流量与喷管流量的关系。计算表明,涡流阀有良好的流量调节特性。     

Effect of tongue clearance on hydraulic performance of double support vortex pump

In order to study influence of tongue clearance on the hydraulic performance of double support vortex pump, three dimensional flow model with symmetric variable size tongue clearance was established by changing section parameter of tongue clearance, and applied to numerically simulate the steady inner flow in a vortex pump based on fixed working conditions and impeller through ANSYS FLUENT. The numerical results show the influence of tongue channel with two sections (non-uniform and uniform sections) on flow field characteristics in vortex pump. Firstly, the variation of tongue channel section changes the vortex structure distribution in circumferential flow channel. Specifically the spiral forward vortex structure in the circumferential direction shifts to large radius side with increasing tongue width. Secondly, the circumferential velocity gradient and axial pressure gradient both diminish with the increase of the tongue section, and the inlet/outlet pressure difference and velocity distribution also reduce with increasing tongue channel section. Finally, for vortex pump with non-uniform section of tongue channel, the head diminishes and the efficiency remains constant approximately with the increase of the tongue width, while the head and the efficiency both diminish for uniform section of tongue channel.     

Quasi-steady aerodynamic characteristics of Terminal Sensitive Bullets with short cylindrical portion

The aerodynamic characteristics are vital for short cylindrical Terminal Sensitive Bullets(TSB)with low aspect ratio,especially in terminal trajectory.Currently,there is little research in terms of the TSB and short cylinder with two free ends,and particularly in this trajectory,where the scanning angle β and roll angle α vary over a broad range between 0° and 180°.In this work,wind tunnel experiments are first conducted to learn the effects of Reynolds number and scanning angle on aerodynamic parameters for short cylinder with aspect ratio L/D = 1.Similar to infinite cylinder,for the short cylinder with two free ends,the drag crisis phenomenon still exists in the critical regime 1.7 × 105 ≤ Re ≤ 6.8 × 105.Then 3D simulations are performed to demonstrate the aerodynamic characteristics of short cylinder and TSB over a broad range of Re,L/D,α and β.The sensitivity analysis of time step and grid are presented as well.When β=0°,for short cylinder,the drag crisis phenomenon was also observed in the simulation,but not as obvious as in the wind tunnel test.In some attitudes,there is an obvious Kármán vortex in the wake of short cylinder and TSB.The correlation between time-averaged aerodynamic coefficients and L/D,Re,α&β is discussed.The vortex shedding frequency and shear layer behavior are obtained for quasi-steady and unsteady flow.Finally,the effect of end's shape on drag reduction and vortex shedding frequency is analyzed.     

Numerical simulation of base flow with hot base bleed for two jet models

In order to improve the benefits of base bleed in base flow field, the base flow with hot base bleed for two jet models is studied. Two-dimensional axisymmetric Navier–Stokes equations are computed by using a finite volume scheme. The base flow of a cylinder afterbody with base bleed is simulated. The simulation results are validated with the experimental data, and the experimental results are well reproduced. On this basis, the base flow fields with base bleed for a circular jet model and an annulus jet model are investigated by selecting the injection temperature from 830 K to 2200 K. The results show that the base pressure of the annular jet model is higher than that of the circular jet model with the changes of the injection parameter and the injection temperature. For the circular jet model, the hot gases are concentrated in the vicinity of the base. For the annular jet model, the bleed gases flow into the shear layer directly so that the hot gases are concentrated in the shear layer. The latter temperature distribution is better for the increase of base pressure.     

三维超声速隔离段湍流内流场旋涡结构的数值模拟

从基于雷诺平均的N S方程出发 ,采用有限体积方法离散控制方程 ,数值模拟了三维超声速隔离段湍流内流场。计算中采用了二阶OC TVD差分格式、LU隐式算法和Baldwin Lomax代数湍流模型。数值结果与实验做了对比 ,并结合隔离段中的激波串结构分析了其横截面上旋涡结构的发展过程及不同外形条件下旋涡的不同结构。计算结果表明采用本文发展的方法模拟隔离段湍流流场是可行的 ,截面为正方形与长方形的隔离段内的涡旋结构截然不同     

基于振动分析的坦克柴油机汽缸燃烧压力检测方法

针对在坦克实车上不易直接测量柴油机汽缸压力的问题,提出了一种通过测量柴油机汽缸盖振动信号来间接检测汽缸燃烧压力的方法。在某型坦克柴油机上同步测量了汽缸燃烧压力、汽缸盖振动信号和变速箱振动信号,利用自适应滤波方法滤除了汽缸盖振动信号中包含的变速箱振动信号形成的噪声干扰,利用配气相位从时间域分离出由气体燃烧压力激发的振动信号,利用Hilbert变换和小波分解方法分别提取了振动信号和压力信号的特征波形。建立了RBF神经网络模型,以汽缸盖振动信号的包络作为网络输入,实现了汽缸燃烧压力的间接检测。     

利用振动信号诊断发动机气门间隙异常故障

提出了利用气缸盖表面振动信号诊断发动机配气机构气门间隙异常故障的方法,分析了气缸盖表面振动响应与气门机构状态的关系。通过实验和计算,从气缸盖表面的振动信号得到气门间隙异常状态的信息。在此基础上,提出了一种简单有效的时域分析诊断方法。     

液晶聚硅氧烷/硅油稀流体电流变效应的研究

利用Williamson醚合成方法制备了烯丙氧(对乙氧基)联苯,并以其为单体采用催化加聚合成了侧链型联苯聚硅氧烷,并对其结构进行了表征,证实该物质具有液晶性.研究了液晶聚硅氧烷/硅油稀流体的电流变效应,研究发现:该流体具有液晶型电流变液剪切变稀的现象;由剪切应力与剪切速率的关系可以看出,在2kV/mm电场作用下随着剪切速率的增大,产生的剪切应力越大;随着侧链液晶聚硅氧烷/硅油流体重量比的增大,在2kV/mm电场的作用下该流体的剪切应力也增大.