Large aerodynamic forces on a sweeping wing at low Reynolds number

The aerodynamic forces and flow structure of a model insect wing is studied by solving the Navier-Stokes equations numerically. After an initial start from rest, the wing is made to execute an azimuthal rotation (sweeping) at a large angle of attack and constant angular velocity. The Reynolds number (Re) considered in the present note is 480 (Re is based on the mean chord length of the wing and the speed at 60% wing length from the wing root). During the constant-speed sweeping motion, the stall is absent and large and approximately constant lift and drag coefficients can be maintained. The mechanism for the absence of the stall or the maintenance of large aerodynamic force coefficients is as follows. Soon after the initial start, a vortex ring, which consists of the leading-edge vortex (LEV), the starting vortex, and the two wing-tip vortices, is formed in the wake of the wing. During the subsequent motion of the wing, a base-to-tip spanwise flow converts the vorticity in the LEV to the wing tip and the LEV keeps an approximately constant strength. This prevents the LEV from shedding. As a result, the size of the vortex ring increases approximately linearly with time, resulting in an approximately constant time rate of the first moment of vorticity, or approximately constant lift and drag coefficients. The variation of the relative velocity along the wing span causes a pressure gradient along the wingspan. The base-to-tip spanwise flow is mainly maintained by the pressure-gradient force. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10232010)     

关于雷诺数物理意义的质疑

本文以几个简单流动为例,指出了传统的关于雷诺数物理意义的提法与实际流动的矛盾,通过理论分析对关于雷诺数物理意义的传统说法提出质疑....     

对称翼型低雷诺数小攻角升力系数非线性现象研究

采用Rogers发展的三阶Roe格式,求解非定常不可压N-S方程,时间方向为二阶精度双时间步方法, 数值模拟了对称翼型SD8020低雷诺数(Re=40000,100000)条件下,流场层流分离涡结构和升力系数随攻角的变化．同试验比较证明了数值模拟的正确性．通过对数值模拟时均化流场结果的详细分析,发现对称翼型在小雷诺数0°攻角附近出现的层流分离泡,其内部结构和演化规律都不同于经典层流分离泡模型,从而提出了一种后缘层流分离泡模型．并应用该模型对对称翼型小攻角低雷诺数流场特性以及升力系数非线性效应的形成机理进行了研究和解释．     

并列弹性双圆柱在均匀流场中的流体激励力的研究

实验研究了并列弹性双圆柱体在均匀流场中的水动力特性，其中包括柱表面稳态及脉动压力系数，稳态阻力及升力系数，脉动阻力和升力系数，结果表明：Ｖ＿ｒ＞Ｖ＿（ｒｃ）时，柱的振动对其流体激励力有明显影响。     

较高Re数圆柱尾流的控制

引入一个窄条作为控制件，在Re=3.0×10 3~2.0×10 4范围内对圆柱尾流进行控制实验。窄条长度与柱体长度相同,厚 度为柱体直径的 0.015~0.025倍,宽度为柱体直径的0.18倍. 窄条的两个长边 与柱中心轴平行, 而且三者共面. 控制参数为窄条位置, 可由间距(窄条到柱轴)比λ/(0.5D)和风向角β (窄 条面与来流的夹角)确定. 采用流动显示和热线测量方法,对控制和未控制尾流的流动状态, 平均速度分布和脉动速度情况,以及作用于柱体和控制件的总阻力进行了研究和比较. 研究结果证明, 当窄条位于柱体尾流中一定区域内时, 可有效抑制柱体两侧的旋涡脱落.有效控制后的尾流湍流度也相应减小. 在不同Re数下,找出了有效抑制旋涡脱落的窄条位置区域, 并用动量积分估计了作用于柱体和窄条上的总阻力与光圆柱阻力的比值及其随风向角的变 化. 对λ/(0.5D)=2.9情况,得到了减阻的风向角区域(β=0°~40°与180°附近)以及最大减阻率32%.以上事实表明，在近尾流局部区域施加小的干扰,可改变较高Re数圆柱尾流的整体性质.     

密相液固两相湍流流动研究

在ＩＰＳＡＲ算法基础上推导了适用于考虑液度变化影响的密相液固两相湍流流动数值计算的ＤＩＰＳＡＲ算法，并采用低雷诺数模型，对竖直上升管中密相液固两相湍流分别采用ＩＰＳＡＲ算法和ＤＩＰＳＡＲ算法进行了数值计算，计算值与实测值较符合，计算结果的比较表明ＤＩＰＳＡＲ算法能更有效地预测密相液固两相湍流流动     

高磁雷诺数下剪切流对双撕裂模中二级磁岛的影响

在高磁雷诺数下,当双撕裂模发展进入快速磁场重联阶段时,会发生二级磁岛不稳定性,加剧磁场能量的释放。本文基于扰动形式的守恒磁流体方程组发展高精度的数值模拟程序,在平板位形下研究反对称位形剪切流对双撕裂模中二级磁岛的影响。结果表明：随着剪切流强度和剪切梯度的增加,二级磁岛的数目以及电流片横纵比变小。此外,较强的极向剪切流能够抑制二级磁岛不稳定性的发生。     

IET短周期涡轮实验台模拟高空涡轮性能试验研究

本文介绍了中国科学院工程热物理研究所(IET)短周期涡轮实验台的结构、特点和试验过程,参照高空台对航空发动机模拟高空试验的要求,对短周期涡轮试验台和长周期高空台发动机模拟试验进行了比较,探讨了利用短周期实验台进行模拟高空涡轮性能试验的可行性.通过一个低压模型涡轮的试验,验证了本实验台在进行涡轮模拟高空性能试验方面的功能和可信性,从而拓展了本实验台的使用领域.试验获得的模型涡轮的设计点性能以及变工况特性,为研究低雷诺数条件下涡轮内部流动机理和设计提供了丰富的实验数据.     

进口雷诺数影响RP-3结焦特性实验研究

实验研究了RP-3沿流向结焦分布规律以及进口质量流量对其产生的影响.实验将RP-3加压至5 Mpa,使用2.1 m长不锈钢管(1:8 mm I.D.、2.2 mm O.D.、1Cr18Ni9Ti)中将流经其中的RP-3从127℃等热流加温至427℃.在定质量流量前提下,改变进口质量流量0.39、0.78、1.17和1.56 g/(s·mm~2),研究了进口雷诺数对结焦规律的影响.实验结果表明:随着质量流量的增加,RP-3结焦峰值位置逐渐向后推移;管壁平均结焦速率受与进口雷诺数的0.89次方成正比关系;单位质量RP-3结焦生成量随进口雷诺数的增加先减少后增加.     

雨滴下落收尾速度的一般讨论

运用流体力学的相关知识,分析了雨滴下落所受的粘性阻力和压差阻力,考虑雨滴在空气中下落半径增加对雨滴速度的影响,得出了雨滴下落速度和雨滴半径的关系,对雨滴下落收尾速度进行了一般讨论.