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文章导读

2023-01-05

空气动力学学报 2022年6期
关键词:边界层旋翼流场

高超声速飞行器主动质量引射热防护技术研究进展(1-13,Doi:10.7638/kqdlxxb-2021.0185)沈斌贤,曾磊,刘骁,周述光,葛强

主动质量引射是解决未来长时间高超声速飞行器热防护问题的重要方案之一。文章从冷却剂注入方式、对流场影响及冷却效率三个方面比较了发汗冷却、气膜冷却和逆向射流三种典型质量引射热防护方式的特点,分析了三种方案的局限性,其中发汗冷却效率最高,逆向射流局部热防护性能最好。最后从应用角度对质量引射热防护的进一步发展提出了展望。

大型飞机增升装置噪声特性风洞试验(14-28,Doi:10.7638/kqdlxxb-2021.0165)宋玉宝,张俊龙,唐道锋,赵佳锡,李文建,黄奔

增升装置是大型飞机主要外部噪声源之一。基于5.5 m×4.0 m航空声学风洞及配套的大型飞机气动噪声试验全机模型,开展了增升装置噪声风洞试验研究,分析了典型构型噪声特性,并对比了模型迎角、风速、传播方向对噪声的影响。

火箭整流罩脉动压力环境数值模拟与优化设计(29-37,Doi:10.7638/kqdlxxb-2021.0314)樊宇翔,于洋,席柯,赵瑞,任方

图11为NLAS计算所得的跨声速火箭整流罩肩部瞬时数值纹影图。可以观察到两道激波构成“λ”型,其上游的斜激波主要在圆柱段与头锥连接的拐角处附近;分离剪切层不稳定、极易破碎,并向上游传播,与激波相互作用使得分离区的范围和激波位置前后震荡。激波/边界层的干扰导致了极其恶劣的脉动压力环境。

雪橇项目滑行阶段的风阻力特征(38-44,Doi:10.7638/kqdlxxb-2022.0029)李波,张渊召,沈梦,徐金成,胡齐,洪平

在我国第一座体育专业风洞中进行了雪橇项目的风洞测试,根据雪橇国家集训队10名运动员的风洞测试结果,对雪橇项目在滑行阶段的风阻力特性进行了研究,为提高该项目的竞技水平提供了支持。测试结果表明,雪橇运动员在滑行中,在绷脚尖的同时,将小腿下倾是一种有效的减阻方式。

基于飞行试验和风洞试验数据的融合算法研究(45-50,Doi:10.7638/kqdlxxb-2021.0257)邓晨,陈功,王文正,郑凤麒,施孟佶

对比分析飞行试验辨识数据和地面风洞试验数据的差异性和一致性,采用基于梯度信息和高斯过程回归的数据融合方法进行融合,结果表明:两种融合算法精度都比单源模型高。如果高低精度数据的梯度信息较为一致,则基于梯度信息的数据融合方法效果更好;而基于高斯过程回归的数据融合方法能够给出融合数据的置信区间,有利于分析数据的不确定度。

针对高阶DG数值格式的非定常流场预测建模(51-63,Doi:10.7638/kqdlxxb-2021.0174)丁子元,安慰,刘学军,吕宏强

高阶间断伽辽金方法精度高、适用于复杂外形,良好的色散及耗散特性使其非常适用于隐式大涡模拟。然而求解非定常流场时的计算时间很长,如何降低计算代价仍然是一个挑战。针对这一问题,提出了一种由三维卷积、二维残差网络和注意力机制组成的深度神经网络,该网络能够从数据中捕捉隐含的流场时空特征。对不同雷诺数下的圆柱绕流进行数值模拟得到用于训练的数据集,将训练完成后的网络用于预测未来时间段的流场原始数据。实验结果显示,深度神经网络对圆柱绕流实验数据具有良好的建模能力,用其预测的流场与直接用CFD计算出的结果高度一致。

一种气动大差异性数据多任务学习方法(64-72,Doi:10.7638/kqdlxxb-2021.0222)张骏,张广博,程艳青,胡力卫,向渝,汪文勇

飞行器的外形特征和飞行状态在数据类型上存在较大差异,传统神经网络方法预测气动力时,未考虑此差异性对结果的影响。本文提出一种大差异性数据建模方法:大差异性多任务学习(LD-MTL),根据不同的数据类型划分子任务并融合其提取的相关知识。实验证明该方法在预测时,能量化分析该差异性,并且速度和精度分别提升约20%和40%。

基于X2TD高速直升机的前行桨叶概念旋翼翼型指标设计方法(73-82,Doi:10.7638/kqdlxxb-2021.0170)张威,胡偶,王菲,招启军

在高速直升机旋翼桨叶内段翼型设计中,应充分考虑反流区的影响,并尽可能地降低气流反向流动时的翼型阻力系数。由于ABC旋翼为刚性桨叶,为满足桨叶刚度设计需求,桨叶根部剖面厚度不宜太薄。所以应该在满足桨叶刚度需求的情况下,尽量减小翼型厚度,最大可能地同时减小翼型正、反向流动时的阻力。

直升机旋翼涡环状态的气动噪声特性(83-91,Doi:10.7638/kqdlxxb-2021.0113)王亮权,何龙,徐国华,杨仕鹏,李丹

旋翼涡环状态是直升机垂直下降飞行时的一种流场高度不稳定、对飞行安全有严重危害的状态。通过耦合CFD方法和涡粒子方法,发展了能够准确模拟旋翼桨叶附近可压缩流场、同时能有效保持旋翼复杂尾迹的涡环状态数值模拟策略。基于计算得到的涡环状态流场,进行了气动噪声频谱特性分析,并提出了一种旋翼涡环状态自动预警的新方法。

三段翼型气动噪声特性数值分析(92-101,Doi:10.7638/kqdlxxb-2021.0134)薛丝丹,何嘉华,刘秋洪,蔡晋生

对于所研究的三段翼,襟翼表面脉动压力对远场噪声贡献最大。脉动压力动态模态分解(DMD)结果显示,襟翼尾缘的剪切层流动分离和尾涡脱落以及两者间的混合会产生836 Hz和1 060 Hz流动模态,而4 410 Hz的流动模态则由襟翼尾涡脱落引起。

亚声速射流轴对称模态的声辐射研究(102-107,Doi:10.7638/kqdlxxb-2021.0260)宋正旋,方一红

本文发展了一种非声比拟的气动声学混合算法,基于第一原理研究了亚声速射流相干结构的声辐射。该方法在遵循物理机理的基础上,简明高效地给出亚声速射流轴对称模态的等效声源,没有复杂的公式推导,用指向性函数D(θ)清楚地刻画了不稳定波的声源特性和声辐射强度。

横流驻波增长因子模式在跨声速边界层的应用(108-116,Doi:10.7638/kqdlxxb-2021.0188)王玉轩,徐家宽,张扬,乔磊,白俊强

文章挑选了纯粹针对跨声速后掠翼边界层的横流转捩风洞试验标模进行可压缩横流驻波增长因子输运模式的验证和分析工作。经过对比分析可知,在不同迎角下(即不同压力梯度),所构造的横流驻波增长因子模式预测所得包络NCF结果与标准线性稳定性理论结果吻合较好,预测所得转捩位置与风洞试验结果一致。

短舱边界层的稳定性分析及转捩预测(117-128,Doi:10.7638/kqdlxxb-2021.0204)牛萌浩,文豪,韩宇峰,苏彩虹,孟晓轩

以民用航空发动机短舱为研究对象,采用线性稳定性理论分析了边界层的稳定性特征,并应用eN方法对转捩位置进行了预测,分析了攻角和马赫数对转捩位置的影响规律。结果表明,巡航状态下,短舱表面边界层的转捩由T-S波失稳主导,横流涡的影响很小。攻角增大,短舱背风面及侧面大部分区域转捩位置前移,迎风面附近转捩位置明显后移。而马赫数越大,边界层越稳定,转捩位置越靠后。

翼型边界层脉动压力统计特征分析(129-137,Doi:10.7638/kqdlxxb-2021.0263)魏斌斌,高永卫,孙博,昔华倩,邓磊

本文研究发现,边界层流动中,层流信息的偏度与Gauss分布的偏度接近,湍流信息的陡度与Gauss分布的陡度接近,而转捩在(s,k)相图上的分布与Gauss分布相差较大。本文还建立了I与σ、s、k之间的显式表达,从而将用于转捩判断的一维决策空间扩展为了四维决策空间(σ,s,k,I)。

限界约束下高铁升力翼气动布局研究(138-145,Doi:10.7638/kqdlxxb-2021.0236)严日华,高超,武斌,刘亚,丁绍成,倪章松,薛明

在高铁车厢上布置多组升力翼可以有效减少高铁能耗,降低列车全寿命成本。基于现有高速铁路限界约束,提出了多种六翼布局方式,厘清了各升力翼气动性能变化的规律,分析了翼间干扰的影响,得到了一种等效减重26.66 %的较优布局方案。

真空管道磁浮交通管内波系时空分布特征(146-154,Doi:10.7638/kqdlxxb-2021.0242)胡啸,邓自刚,张银龙,张继旺,张卫华

通过自定义程序和重叠网格技术分别控制列车速度和运动,研究列车在加速启动阶段和匀速阶段的管内波系形成过程和传播特性。列车尾流区存在着激波、膨胀波、涡对以及它们间的相互作用等复杂流动现象,由于反向旋转涡对的存在,不同高度水平面的尾流流场结构差异较大。

列车空调出风口导流板高度对冷凝风量影响研究(155-162,Doi:10.7638/kqdlxxb-2021.0269)李雪亮,伍钒,王田天,陶羽,徐任泽

高速列车运行过程中空调冷凝风量会出现下降趋势,导致空调散热困难甚至停机。如何兼顾列车减阻的同时增加冷凝风量,是列车空调研究的核心问题之一。本文通过研究空调出风口外侧安装的锲状导流板,得到了兼顾阻力和风量的较优方案。

面向爆轰冲击的分离式流固耦合数值模拟(163-172,Doi:10.7638/kqdlxxb-2021.0095)张森,郭晓威,甘新标,龚春叶,杨文祥,李超

采用分离式的方法,基于多种开源软件实现了面向爆轰冲击的流固耦合数值模拟求解系统。通过三维竖直墙体在高爆轰作用下的运动过程验证了求解系统的正确性,可对爆轰波传播、损伤评估等领域的工程应用提供技术支持。

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