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1.
在超声波流量计测量技术中, 雷诺修正系数相关的研究对于提高计量精度有重要作用. 为研究矩形流道的雷诺修正系数与雷诺数的关系, 对矩形流道在常温常压流量较小情况下进行仿真, 结果发现: 矩形流道层流状态下的雷诺修正系数与雷诺数呈线性相关. 保持压强、体积流量不变, 在不同温度下进行仿真及拟合, 结果表明: 在不同温度下雷诺修正系数与雷诺数的线性关系依然满足. 在上述实验基础上, 对矩形流道湍流状态下的雷诺修正系数与雷诺数关系进行研究, 通过改变温度、压强和体积流量进行仿真及拟合发现, 矩形流道湍流状态下雷诺修正系数与雷诺数呈非线性相关.  相似文献   
2.
低雷诺数俯仰振荡翼型等离子体流动控制   总被引:2,自引:2,他引:0  
黄广靖  戴玉婷  杨超 《力学学报》2021,53(1):136-155
针对低雷诺数翼型气动性能差的特点, 通过介质阻挡放电(dielectric barrier discharge, DBD)等离子体激励控制的方法, 提高翼型低雷诺数下的气动特性,改善其流场结构. 采用二维准直接数值模拟方法求解非定常不可压Navier-Stokes方程,对具有俯仰运动的NACA0012翼型的低雷诺数流动展开数值模拟.同时将介质阻挡放电激励对流动的作用以彻体力源项的形式加入Navier-Stokes方程,通过数值模拟探究稳态DBD等离子体激励对俯仰振荡NACA0012翼型气动特性和流场特性的影响.为了进行流动控制, 分别在上下表面的前缘和后缘处安装DBD等离子体激励器,并提出四种激励器的开环控制策略,通过对比研究了这些控制策略在不同雷诺数、不同减缩频率以及激励位置下的控制效果.通过流场结构和动态压强分析了等离子体进行流场控制的机理. 结果表明,前缘DBD控制中控制策略B(负攻角时开启上表面激励器,正攻角时开启下表面激励器)效果最好,后缘DBD控制中控制策略C(逆时针旋转时开启上表面激励器,顺时针旋转时开启下表面激励器)效果最好,前缘DBD控制效果会随着减缩频率的增大而下降, 同时会导致阻力增大.而后缘DBD控制可以减小压差阻力, 优于前缘DBD控制,对于计算的所有减缩频率(5.01~11.82)都有较好的增升减阻效果.在不同雷诺数下, DBD控制的增升效果较为稳定, 而减阻效果随着雷诺数的降低而变差,这是由流体黏性效应增强导致的.   相似文献   
3.
本文采用相场格子Boltzmann方法研究了竖直微通道内中等Atwoods数流体的单模Rayleigh-Taylor不稳定性问题,系统分析了雷诺数对相界面动力学行为以及扰动在各发展阶段演化规律的影响.数值结果表明高雷诺数条件下,不稳定性界面扰动的增长经历了四个不同的发展阶段,包括线性增长阶段、饱和速度阶段、重加速阶段及混沌混合阶段.在线性增长阶段,我们计算获得的气泡与尖钉振幅符合线性稳定性理论,并且线性增长率随着雷诺数的增加而增大.在第二个阶段,我们观察到气泡与尖钉将以恒定的速度增长,获得的尖钉饱和速度略高于Goncharov经典势能模型的解析解[Phys.Rev.Lett.200288134502],这归因于系统中产生了多个尺度的旋涡,而涡之间的相互作用促进了尖钉的增长.随着横向速度和纵向速度的差异扩大,气泡和尖钉界面演化诱导产生的Kelvin–Helmholtz不稳定性逐渐增强,从而流体混合区域出现许多不同层次的涡结构,加速了气泡与尖钉振幅的演化速度,并在演化后期阶段,导致界面发生多层次卷起、剧烈变形、混沌破裂等行为,最终形成了非常复杂的拓扑结构.此外,我们还统计了演化后期气泡与尖钉的无量纲加速度,发现气泡和尖钉的振幅在后期呈现二次增长规律,其增长率系数分别为0.045与0.233.而在低雷诺条件下,重流体在不稳定性后期以尖钉的形式向下运动而轻流体以气泡的形式向上升起.在整个演化过程中,界面变得足够光滑,气泡与尖钉在后期的演化速度接近于常数,未观察到后期的重加速与混沌混合阶段.  相似文献   
4.
5.
基于雨燕翅膀的仿生三角翼气动特性计算研究   总被引:1,自引:1,他引:0  
张庆  叶正寅 《力学学报》2021,53(2):373-385
针对低雷诺数微型飞行器的气动布局, 设计出类似雨燕翅膀的一组具有不同前缘钝度的中等后掠($\varLambda =50^{\circ}$)仿生三角翼. 为了定量对比研究三角翼后缘收缩产生的气动效应, 设计了一组具有同等后掠的普通三角翼. 为了深入研究仿生三角翼布局的前缘涡演化特性以及总体气动特性, 采用数值模拟方法详细地探索了低雷诺数($Re=1.58\times 10^{4})$流动条件下前缘涡涡流结构和气动力随迎角的变化规律. 分析结果表明, 前缘钝度和后缘收缩对仿生三角翼前缘涡的涡流强度和涡破裂位置有显著影响. 相对于钝前缘来说, 尖前缘使仿生三角翼上下表面的压力差增大, 涡流强度也更大, 增升作用也更显著. 相对于普通三角翼构型, 仿生三角翼的前缘斜切使其阻力更大, 但后缘的收缩使涡破裂位置固定在此位置, 因此整个上翼面保持低压, 总的升力更大. 由于小迎角时升力增大更明显, 因此仿生三角翼的气动效率在小迎角时明显大于普通三角翼. 这些结论对于揭示鸟类的飞行机理以及未来微型仿生飞行器的气动布局设计具有重要的研究价值.   相似文献   
6.
高马赫数超燃冲压发动机技术研究进展   总被引:1,自引:0,他引:1  
吸气式高超声速飞行在空间运输和国家空天安全领域具有极高价值, 超燃冲压发动机是其核心动力装置. 目前飞行马赫数4.0 ~ 7.0超燃冲压发动机技术日趋成熟, 发展更高速的飞行动力技术成为今后临近空间竞争焦点之一. 本文对飞行马赫数8.0 ~ 10.0 的高马赫数超燃冲压发动机技术进行了分析和综述. 首先论述其亟待解决的关键问题和技术, 分别包括高焓离解与热化学非平衡效应、超高速气流燃料增混与燃烧强化技术、高超声速燃烧与进气压缩的匹配及工作模态、高焓低雷诺数边界层流动及其控制方法、高焓低密度流动/燃烧的热防护技术, 以及高马赫数发动机的地面试验风洞技术. 然后, 进一步介绍了国内外高焓激波风洞与驱动技术以及国内外典型的地面和飞行试验进展. 进而针对推进和热防护的总体性能评估、高马赫数发动机内凸显的高焓离解与热化学非平衡效应、超高速气流燃料增混和燃烧强化技术综述了相关研究进展及结论, 讨论了高马赫数超燃冲压发动机的可行性以及各关键技术的特点. 最后进行了总结并对后续研究提出了几点建议.   相似文献   
7.
郑晓静  王国华 《力学进展》2020,50(1):202001
高雷诺数壁湍流(high Reynolds number wall-bounded turbulence,HRNWT)是目前湍流科学研究的一个热点也是一个难点,对其现象、规律及机制的认知不足,理论体系远未建立而且研究手段受到各种限制.本文基于对HRNWT主要研究手段的介绍,针对HRNWT中的湍流统计量、超大尺度结构(very large scale motions,VLSMs)的尺度和形态以及起源和影响及其与颗粒的相互作用,总结了HRNWT的研究现状和最新进展,特别梳理了近年来本文作者团队在HRNWT特别是高雷诺数颗粒两相壁湍流方面的研究成果,并对HRNWT的进一步研究给出了建议及展望.   相似文献   
8.
强光林  杨易  陈阵  谷正气  张勇 《力学学报》2020,52(5):1371-1382
本文将汽车绕流模块化为各典型局部流动,通过常用湍流模型对各典型局部流动进行数值模拟,结果验证了湍流模型对转捩的捕捉能力是准确模拟汽车绕流的关键. 在分析汽车绕流分离及转捩机理的基础上,优化了稳态和瞬态求解方法,改进了湍流模型对转捩的预测能力,进而提高了湍流模型在汽车流场模拟上的精度. 针对汽车绕流的稳态问题,将流线曲率因子及 响应阈值引入 LRN $k$-$\varepsilon $ (low Reynolds number $k$-$\varepsilon $) 模型,获得了一种能够更准确预 测转捩的改进低雷诺数湍流模型 (modified LRN $k$-$\varepsilon $),改善了原模型对湍流耗散率的过强依赖性及全应力发展预测不足等问题;针对汽车绕流瞬态求解,通过分析 RANS/LES 混合湍流模型的构造思想及特点,引入约束大涡模拟方法,结合本文提出的改进的 LRN $k$-$\varepsilon $ 湍流模型,提出了一种能准确捕捉转捩现象 的转捩 LRN CLES 模型. 分别将改进的模型用于某实车外流场和风振噪声仿真中,通过 Ansys Fluent 求解器计算,并将计算结果与常用湍流模型的仿真结果、HD-2 风洞试验结果和实车道路实验结果进行对比,表明改进后的湍流模型能够更准确模拟复杂实车的稳态和瞬态特性,为汽车气动特性的研究提供了可靠理论依据及有效数值解决方法.   相似文献   
9.
We perform a Poiseuille flow in a channel linear stability analysis of a inserted with one porous layer in the centre, and focus mainly on the effect of porous filling ratio. The spectral collocation technique is adopted to solve the coupled linear stability problem. We investigate the effect of permeability, σ, with fixed porous filling ratio ψ = 1/3 and then the effect of change in porous filling ratio. As shown in the paper, with increasing σ, almost each eigenvalue on the upper left branch has two subbranches at ψ = 1/3. The channel flow with one porous layer inserted at its middle (ψ = 1/3) is more stable than the structure of two porous layers at upper and bottom walls with the same parameters. By decreasing the filling ratio ψ, the modes on the upper left branch are almost in pairs and move in opposite directions, especially one of the two unstable modes moves back to a stable mode, while the other becomes more instable. It is concluded that there are at most two unstable modes with decreasing filling ratio ψ. By analyzing the relation between ψ and the maximum imaginary part of the streamwise phase speed, Cimax, we find that increasing Re has a destabilizing effect and the effect is more obvious for small Re, where ψ a remarkable drop in Cimax can be observed. The most unstable mode is more sensitive at small filling ratio ψ, and decreasing ψ can not always increase the linear stability. There is a maximum value of Cimax which appears at a small porous filling ratio when Re is larger than 2 000. And the value of filling ratio 0 corresponding to the maximum value of Cimax in the most unstable state is increased with in- creasing Re. There is a critical value of porous filling ratio (= 0.24) for Re = 500; the structure will become stable as ψ grows to surpass the threshold of 0.24; When porous filling ratio ψ increases from 0.4 to 0.6, there is hardly any changes in the values of Cimax. We have also observed that the critical Reynolds number is especially sensitive for small ψ where the fastest drop is observed, and there may be a wide range in which the porous filling ratio has less effect on the stability (ψ ranges from 0.2 to 0.6 at σ = 0.002). At larger permeability, σ, the critical Reynolds number tends to converge no matter what the value of porous filling ratio is.  相似文献   
10.
In this paper,we present a direct numerical simulation(DNS) of elastic turbulence of viscoelastic fluid at vanishingly low Reynolds number(Re = 1) in a three-dimensional straight channel flow for the first time,using the Giesekus constitutive model for the fluid.In order to generate and maintain the turbulent fluid motion in the straight channel,a sinusoidal force term is added to the momentum equation,and then the elastic turbulence is numerically realized with an initialized chaotic velocity field and a stretched conformation field.Statistical and structural characteristics of the elastic turbulence therein are analyzed based on the detailed information obtained from the DNS.The fluid mixing enhancement effect of elastic turbulence is also demonstrated for the potential applications of this phenomenon.  相似文献   
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