基于当流活塞理论的气动弹性计算方法研究

发展了一种高效、高精度的超音速、高超音速非定常气动力计算方法--基于定常CFD技术的当地流活塞理论.运用当地流活塞理论计算非定常气动力,耦合结构运动方程,实现超音速、高超音速气动弹性的时域模拟.运用这种方法计算了一系列非定常气动力算例和颤振算例,并和原始活塞理论、非定常Euler方程结果作了比较.由于局部地使用活塞理论假设,这种方法大大地克服了原始活塞理论对飞行马赫数、翼型厚度和飞行迎角的限制.与非定常Euler方程方法相比,当地流活塞理论的效率很高.     

一个超音速绕流的数值计算

用一阶精度的Friedrichs-Lax有限差分逼近流线坐标系中守恒方程组,得到分辨度十分清晰的冲击波、稀疏波和波的相互作用等物理图像。     

Aerodynamic map for soft and hard hypersonic level flight in near space

In this note, we design a velocity-altitude map for hypersonic level flight in near space of altitude 20-100 km. This map displays aerodynamic-related parameters associated with near space level flight, schematically or quantitatively. Various physical conditions for the near-space level flight are then characterized, including laminar or turbulent flow, rarefaction or continuous flow, aerodynamic heating, as well as conditions for sustaining level flight with and without orbital effect. This map allows one to identify conditions to have soft flight or hard flight, and this identification would be helpful for making correct planning on detailed studies of aerodynamics or making initial design of near space vehicles.     

微/纳米粒子在缩放喷管中的加速特性

冷喷涂（CGDS）过程中粒子速度是决定粒子粘附性的最重要的因素之一。本文对确定进出口压力和温度边界条件下氮气（N2）在拉阀尔喷管中的流动进行了数值分析研究,并计算了粒径在100nm到50μm之间铜和铂两种金属粒子在喷管中的加速运动过程。结果表明在喷管扩张部分的出口处有圆锥状的微弱震荡（压缩波）产生;材料密度对微米尺度的粒子的加速特性有显著影响,而对纳米尺度粒子的加速行为影响不大;在相同的入口条件下,粒子越小则其在喷管出口处的速度越大。     

二维超音速边界层中三波共振和二次失稳机制的数值模拟研究

通过直接数值模拟的方法,探讨在超音速边界层的转捩问题中,是否存在和不可压缩流情况相似的产生亚谐波的机制．结果表明,三波共振和二次失稳这两种机制都存在．讨论了这两种机制在层流至湍流的转捩中的重要性是否的确很大的问题．     

超音速过流串联双空腔流场的DNS研究

本文采用直接模拟方法对超音速气流过流串联双空腔的流场进行研究,并与单空腔模型对照,分析了马赫数分别为1.5和2.5时双空腔之间的相互作用。结果显示空腔剪切层振荡对全场流动的控制作用,上游空腔对下游空腔中剪切层的运动有加强的趋势,它同时还可降低下游空腔壁面上的声压级;而下游空腔对上游空腔的影响则很微弱。串联双空腔产生的噪声辐射具有明显的方向性,其传播方向受马赫数的影响。     

超音速火焰喷涂HA/Ti复合涂层组织与性能研究

采用超音速火焰喷涂技术在304不锈钢基体上制备了纯HA涂层、30wt;HA/Ti及70wt;HA/Ti复合涂层,运用扫描电镜、X射线衍射和傅立叶变换红外光谱研究了涂层微观组织,物相和化学结构,并分析了涂层的结合强度和显微硬度及模拟体液下的生物性能.结果表明:HA/Ti复合涂层截面呈现典型的层状组织结构,表面存在大量球形/扁平化熔化颗粒及破碎粒子;大量Ti粒子在喷涂过程中被氧化且部分HA粒子产生分解,复合涂层主相为HA和TiO相,并含有少量TiO2、CaTiO3、CaO、Ti和α-TCP;Ti粒子添加有利于提高复合涂层力学性能,30wt; HA/Ti和70wt;HA/Ti涂层的结合强度分别为46.3 MPa和21.5 MPa,显微硬度分别为329 HV0.1和198 HV0.1;复合涂层经模拟体液浸泡7 d后,表面生成了磷灰石相,呈现出良好生物活性且随着HA含量增加而提高.     

过膨胀超音速蒸汽浸没射流凝结的实验研究

针对入口压力为 0.20～0.60 MPa 的饱和蒸汽在 20～70℃过冷水中形成的过膨胀超音速蒸汽浸没射流凝结进行了实验研究.观察到了渐缩形、收缩-膨胀-收缩形、收缩-膨胀-发散形和发散形汽羽,汽羽形状主要由入口蒸汽压力和过冷水温度决定,给出了汽羽凝结形态分布图.同时,给出了汽羽的轴向和径向温度分布规律,在靠近喷嘴附近,温度变化幅度比较大,在远离喷嘴处,温度变化趋于平缓;汽羽的轴向温度分布与汽羽的形状密切相关.     

化学氧碘激光器内流场亚跨超音速混合的大涡模拟研究

 利用大涡模拟对化学氧碘激光器内的亚跨超音速混合过程进行模拟分析,其结果表明了大涡模拟对这种低压、低密度、亚跨超音速及夹杂多种介质的化学流场的可执行性。与传统的雷诺平均仿真结果相比较,大涡模拟能掌握更多的流场细节数据,能够对混合过程进行精准地判断和分析。在此基础上,提出了碘流反向45°入流的设计方案以增强混合程度,计算表明采用此种方案在相应出光面上平均小信号增益系数提高了5%。