非定常瞬态流动过程中的Lagrangian拟序结构与物质输运作用

从Lagrangian角度数值分析了圆柱瞬时起动过程中的非定常瞬态流动现象,如分离泡产生、破裂和涡脱落等及其产生的非定常效应,揭示了所列现象诱导的物质输运和迁移效应,首先采用双时间步长的特征线算子分裂算法数值模拟了圆柱起动过程中的瞬时流场,然后采用数值方法从流场中提取出Lagrangian拟序结构(LCSs),并根据非线性动力学理论研究了流动分离和旋涡演化过程中的物质输运作用,结果表明,圆柱瞬时起动后所产生的非定常阻力与相应瞬态现象中的物质输运有密切的关系:对称分离泡产生及其在流向方向的生长,能够使分离泡内压力升高且分布均匀,从而减小阻力;对称分离泡的失稳增强了分离泡与主流之间的物质输运作用,最终导致涡的脱落,并有利于推迟流动分离和减小分离区域,非定常流动中LCSs所描述的物质输运和迁移作用对流动控制的机理研究具有一定指导意义。     

柔性结构气弹效应在流动控制中的应用及进展

柔性结构与空气动力耦合形成的系统呈现出丰富的非定常、非线性流动和结构动力学行为,对其气动弹性效应合理地控制和利用,能够大幅度提高飞机机翼、风力机叶片等结构的气动性能,并使其具有气动自适应能力.本文总结了近年来与气弹效应应用相关的研究进展及存在的问题,具体介绍了薄膜翼型的流动控制特性、柔性壁面减阻技术以及Sinha扰流装置的发展过程、主要成果以及未来发展趋势,着重对相关试验、流固耦合数值分析、Lagrangian拟序结构动力学等理论分析方法进行总结,展示了气弹效应在流动控制方面的巨大潜力和深远的学术意义,以便更多的研究人员开展该领域的研究工作.      

局部弹性翼型非定常分离的动力学特性

对在低雷诺数下局部弹性翼型绕流中, 局部弹性导致的自激振动所产生的复杂非定常流动分离现象和描述方法进行了分析. 采用ALE-CBS方法数值模拟了具有可动边界的绕流流场问题, 同时采用Galerkin方法求解局部弹性结构的控制方程. 着重研究了翼型的局部弹性对流动分离和翼型性能的影响, 并分别从Eulerian和Lagrangian的角度分析了局部弹性结构导致的不同非定常分离现象, 其中Lagrangian角度可以方便地揭示出局部弹性翼型大幅度提高升力的机理和流动中的能量迁移. 结果表明翼型的局部弹性对非定常分离和分离泡的演化过程有着明显的影响, 可以使得流体质点由主流获取动量实现再附, 并且在一定的攻角下可以将固定分离转变为移动分离, 从而明显地提高了翼型的升力.      

柔性结构气弹效应在流动控制中的应用及进展

柔性结构与空气动力耦合形成的系统呈现出丰富的非定常、非线性流动和结构动力学行为,对其气动弹性效应合理地控制和利用,能够大幅度提高飞机机翼、风力机叶片等结构的气动性能,并使其具有气动自适应能力.本文总结了近年来与气弹效应应用相关的研究进展及存在的问题,具体介绍了薄膜翼型的流动控制特性、柔性壁面减阻技术以及Sinha扰流装置的发展过程、主要成果以及未来发展趋势,着重对相关试验、流–固耦合数值分析、Lagrangian拟序结构动力学等理论分析方法进行总结,展示了气弹效应在流动控制方面的巨大潜力和深远的学术意义,以便更多的研究人员开展该领域的研究工作.