高速列车受电弓风洞试验研究

为了研究高速列车受电弓在较高速度下的整体气动特性、弓网接触压力以及受电弓对支持绝缘子的作用力等综合性能,在FD-09低速风洞中进行了测力试验。试验采用测力天平和力传感器进行测量。通过在FD-09风洞试验段内安装收缩地板的方式首次将受电弓试验风速提高到了380km/h,可以满足高速列车受电弓高速性能研究的需求。研究结果表明：受电弓相对列车运行方向对受电弓升力特性有显著的影响,对弓网接触压力也有较大的影响;通过调节导风板的角度可以有效控制弓网接触压力;受电弓对支持绝缘子的作用力表现为前面拉力后面压力。     

减阻杆气动阻尼研究

基于模态数据和准定常理论,建立了减阻盘-杆-后体这一弹性结构的气动阻尼分析方法;通过刚性模型的动导数风洞试验获得气动阻尼以验证方法可靠性后,计算分析了减阻杆结构在指定工况的气动阻尼特性. 结果表明: 所建方法可用于减阻杆系统的气动阻尼计算;计算工况的气动阻尼值均为正值,对减阻杆系统的振动起抑制作用;存在产生负气动阻尼的影响因素,各项因素对气动阻尼影响的量值有所不同,有待进一步研究.      

重型货车仿生气动减阻装置的优化设计

为了优化某重型货车的空气阻力系数,设计了针对大型货车整体的顶部仿生、底部、尾部、侧裙等4种减阻装置.采用计算流体动力学分析方法研究了4种减阻装置主要结构参数对气动阻力的影响.在此基础上采用正交试验法对4种气动减阻装置的主要参数进行了优化,获得了最优减阻效果货车模型.研究结果表明:在4种减阻装置中,顶部仿生减阻装置的弧形...     

水下减阻技术研究综述

在简要回顾早期减阻研究的基础上,对现有典型水下湍流减阻技术进行了较深入地分析.重点介绍了脊状表面减阻、微气泡减阻和疏水/超疏水表面减阻的研究现状.分别从实验研究和理论研究两方面对其进行了阐述,并着重强调了各自的减阻机理. 此外,还简要介绍了柔顺壁面减阻、壁面振动减阻等其它减阻技术.展望了水下减阻技术今后的研究重点及其应用前景.      

翼型表面脊状结构减阻特性的数值仿真研究

对翼型表面脊状结构进行了数值仿真研究,初步发现了翼型表面脊状结构的减阻特性,并进一步研究了间隔对于翼型表面脊状结构减阻效果的影响规律。针对翼型表面脊状结构的特点,在数值计算过程中对其计算域、计算网格及流动参数进行了合理的处理。结果表明:脊状结构在翼型表面仍然具有很好的减阻效果,其表面边界层内湍流强度、湍动能明显低于光滑表面;有间隔的脊状结构减阻效果优于无间隔的脊状结构,间隔大小与脊状结构尺寸相当时,减阻效果最佳。     

CED400型高速受电弓精细动力学模型影响因素研究

受电弓精细动力学建模及固有振动特性分析对于进行结构优化设计,提高装备性能具有重要意义。对于结构可靠和性能优良的高速受电弓,不仅取决于整体动力学特性,局部振动特性也成为其中的关键环节。本文对受电弓精细动力学建模方法进行了研究,讨论了不同影响因素对受电弓固有振动特性的影响。研究表明,受电弓主要部件适当的质量分布和连接设置特性是获得符合实际结构固有振动特性的重要保证。     

奇思妙想的泳衣与流体减阻

介绍了流体力学、仿生学、材料科学、人工智能科学等学科的科学技术进步对游泳衣更新换代和提高游泳成绩的推动作用. 从游泳衣的变革中可以看出,力学与其它学科的交叉与融合在体育科技进步中已经显示出越来越重要的作用.     

CED400型高速受电弓精细动力学 模型影响因素研究 1)

受电弓精细动力学建模及固有振动特性分析对于进行结构优化设计,提高装备性能具有重要意义。对于结构可靠和性能优良的高速受电弓,不仅取决于整体动力学特性,局部振动特性也成为其中的关键环节。本文对受电弓精细动力学建模方法进行了研究,讨论了不同影响因素对受电弓固有振动特性的影响。研究表明,受电弓主要部件适当的质量分布和连接设置特性是获得符合实际结构固有振动特性的重要保证。     

等离子体减阻技术的研究进展

利用等离子体的特性减小飞行器的气动阻力是一种新概念的减阻思路.目前国外的一些风洞实验和计算结果已证明了等离子体减阻效果的显著性.本文介绍了国外等离子体减阻技术的研究进展,包括:逆向等离子体喷流减阻、基于等离子体边界层控制减阻和局部施加能量点源减阻.分析了等离子体减阻的基本原理及所涉及的一些关键技术点.最后针对我国的减阻研究情况,提出了等离子体减阻技术的研究方向.      

高空高速飞行器气动特性研究

高空高速飞行中的黏性干扰效应、真实气体效应和稀薄气体效应成为决定未来空天飞行器能否实现安全飞行、精确控制和制导的重大基础科学问题, 必须发展相应的基础理论和研究方法.该文从计算方法、流动拓扑分析以及典型飞行器应用等方面介绍了作者所在研究团队近年来部分工作进展.      

海洋减阻技术的研究现状

船舶、舰艇、鱼雷等海中航行体在海洋经济建设和海洋国防中发挥着重要作用.海中航行体的运行速度和能量消耗率是评价其性能的重要指标.利用减阻技术降低航行体在海水中的行驶阻力具有重要意义.按减阻机理对现今重要的海洋减阻技术进行分类和总结,并详细介绍其研究现状和减阻机理,主要包括仿生减阻、微气泡减阻和疏水/超疏水涂层减阻.通过对现有海洋减阻技术的总结和分析,展望了其今后的研究重点.     

基于空气-雪两相流动力学仿真的滑雪板界面特性及其减阻性能研究

在冬奥会的比赛中滑雪板是重要的比赛装备,滑雪板与雪的界面特性极大地影响了滑雪板的性能.滑雪板与雪的界面同时存在雪、空气与滑雪板三者的耦合作用且作用时间短,因此常规的试验研究难度很大.计算流体动力学(CFD)仿真是研究流体界面性能的重要手段,可以模拟真实滑雪条件下,滑雪板滑行时的界面状态,量化分析界面的作用力等物理量.本文中以单板滑雪板作为研究对象,单板滑雪板在滑动界面上涉及到空气与雪两相流体问题.因此,本研究中采用CFD仿真的方法对坡面障碍单板进行分析研究.结合滑雪板的运动位姿状态,将结构分为4个变量参数进行分析,结果显示侧刃弦长对界面作用力影响最大,并探究结构最优组合;攻角则分为5个不同参数进行分析,结果显示雪板抬起角度为5°左右时,可以起到降低滑动界面作用力的效果.滑雪板结构与攻角的优化,可为后续的滑雪板设计与运动员运动过程中滑雪板姿态起到指导作用.     

脊状表面减阻特性的风洞试验研究

利用热线风速仪,对光滑表面和多个脊状表面在低速风洞中进行了表面流场测试。基于测得的边界层速度分布数据,利用对数律区速度分布公式,编程分别计算出光滑表面和脊状表面的壁面摩擦速度和虚拟原点。研究发现,脊状表面最大减阻量达13．5％;有减阻效果的脊状表面使边界层速度曲线上移、湍流强度下降;与光滑表面相比,脊状表面的位移厚度和动量损失厚度明显减小,也表明脊状表面具有减阻效果;位移厚度和动量损失厚度减少量随槽间距s^＋的增加呈现先变大后变小的趋势,在S^＋=12时达到最大。     

超疏水沟槽表面通气减阻实验研究

减阻是解决航行体提速和增程的主要技术途径之一,对缓解日益严峻的能源危机极为重要.在重力式管道实验系统中,测试给出了湍流状态下不同通气速率时减阻率随雷诺数及沟槽无量纲间距的变化规律和气膜铺展状态,对比分析了单纯超疏水表面与超疏水沟槽表面上通气时减阻效果的差异.实验板材质为无色亚克力,沟槽结构采用机械方法加工,并在表面喷涂超疏水涂层.结果表明,持续通气能解决超疏水沟槽表面气膜层流失问题,实现气膜层长时间稳定维持;恒定雷诺数下,随通气速率增大,超疏水沟槽表面气膜铺展更趋均匀,减阻率上升;由于通气速率影响气膜横向扩展能力,致使恒定通气速率下,减阻率随雷诺数的变化呈现两种模式;在固定雷诺数及通气速率时,减阻率随沟槽尺寸的扩大先增后减, S⁺≈76时减阻率最大.分析其原因在于,沟槽结构增大沾湿面积的同时,显著提升了通气状态下超疏水表面气膜层的稳定性,因而展示出与超疏水表面和沟槽表面均不相同的减阻规律,且效果更佳.     

超疏水沟槽表面通气减阻实验研究

减阻是解决航行体提速和增程的主要技术途径之一,对缓解日益严峻的能源危机极为重要.在重力式管道实验系统中,测试给出了湍流状态下不同通气速率时减阻率随雷诺数及沟槽无量纲间距的变化规律和气膜铺展状态,对比分析了单纯超疏水表面与超疏水沟槽表面上通气时减阻效果的差异.实验板材质为无色亚克力,沟槽结构采用机械方法加工,并在表面喷涂超疏水涂层.结果表明,持续通气能解决超疏水沟槽表面气膜层流失问题,实现气膜层长时间稳定维持;恒定雷诺数下,随通气速率增大,超疏水沟槽表面气膜铺展更趋均匀,减阻率上升;由于通气速率影响气膜横向扩展能力,致使恒定通气速率下,减阻率随雷诺数的变化呈现两种模式;在固定雷诺数及通气速率时,减阻率随沟槽尺寸的扩大先增后减, S~+≈76时减阻率最大.分析其原因在于,沟槽结构增大沾湿面积的同时,显著提升了通气状态下超疏水表面气膜层的稳定性,因而展示出与超疏水表面和沟槽表面均不相同的减阻规律,且效果更佳.     

输气管道壁面涂料减阻机理的实验研究

用IFA-300热线风速仪以高于对应最小湍流时间尺度的分辨率精细测量了风洞中不同壁面涂料的管道湍流边界层不同法向位置流向速度分量的时间序列信号,利用湍流边界层近壁区域对数律平均速度剖面与壁面摩擦速度、流体黏性系数等内尺度物理量的关系和壁面摩擦速度与壁面摩擦切应力的关系,在准确测量湍流边界层近壁区域对数律平均速度剖面的基础上,间接测量湍流边界层的壁面摩擦阻力．对不同壁面涂料的壁湍流脉动速度信号用子波分析进行多尺度分解,用子波系数的瞬时强度因子和平坦因子检测管道湍流边界层中的多尺度相干结构,提取不同尺度相干结构的条件相位平均波形,对比研究输气管道壁面涂料的减阻机理．     

大型飞机阻力预示与减阻研究

简要说明了大型飞机减阻的重要意义,对国内外大型飞机计算流体动力学(CFD)和风洞实验等阻力预示技术进行了初步的评估和分析,重点论述了大型飞机减阻气动布局及装置、减低诱导阻力方法和减低摩阻方法的研究现状和发展趋势,指出中国需要进一步提高CFD和风洞实验阻力预示技术水平,同时加强对气动布局、优化设计以及流动控制等基础科学技术问题的研究. 对中国发展大型飞机能起到借鉴和参考的作用.     

管道壁面修饰减阻机理的数值模拟

用加入近邻相互作用势的格子玻尔兹曼方法模拟了表面修饰了去润湿性颗粒的二维管道内流体的流动. 结果显示,管壁的粗糙度、修饰颗粒的润湿性、管内压强以及管内流体黏滞性等都是影响管内流体流速的因素. 在一定压强下,管壁修饰疏水性的颗粒可以明显减小阻力,模拟结果也解释了开采地下油藏时存在启动压力梯度的原因.     

材料表面润湿性调控及减阻性能研究

设计合成不同结构的自组装分子,使其可以在不改变表面粗糙度的情况下改变表面的润湿性能;利用低表面能涂层修饰粗糙表面得到超疏水表面.采用流变仪和水洞试验分别在层流和湍流流动状态下测试了具有不同润湿行为的亲、疏水材料的减阻性能.结果表明:在层流流动状态,随着不同表面的接触角从13°增加到45°、113°和161°,减阻率随之从1.8%增大到7.2%、7.9%和14.9%;在湍流流动状态下,自组装涂层接触角为13°、45°和113°的三组模型的平均减阻率为0.8%、1.9%和6.8%,最大减阻率分别可达3.6%、9.2%和18.0%.两种流体流动中均存在材料表面水接触角增加减阻效率增大的行为.     

高速列车气动外形优化研究进展

随着运行速度的提升,高速列车对气动外形的要求也越来越高,追求性能优异、美观大方的气动外形是新型高速列车研发的一个重要方向.基于当前高速列车外形研发的思路,可以将气动外形优化概括为基于流场机理的改型优化和基于优化算法的外形优化两类.本文简要回顾了当前国内外在这两类优化途径上的系列工作,着重介绍了作者所在团队近年来做过的一...