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相似文献
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1.
湍流边界层流场与噪声实验研究   总被引:5,自引:0,他引:5  
罗柏华  刘宇陆 《实验力学》2001,16(4):378-386
在重力式水洞中进行了水翼及半翼湍流边界层流场与噪声的实验研究。测量了水翼及半翼边界层附近的湍流脉动速度场;测量了半翼翼型表面三点处的压力脉动及其辐射噪声,测量了水翼内部测点的噪声及外部辐射噪声,在不同流速、不同攻角、光滑和粗糙翼面的情况下都进行了测量分析。试验结果发现,上述因素对模型的边界层湍流速度场有显著影响,15度攻角时,翼面附近湍流强度要比0度时大得多,粗糙翼面附近的湍流强度比光滑的大,而湍流强度随来流速度的变化不大,u(来流)方向和v方向的湍流强度量级相当;一般地,翼面压力脉动、翼内部噪声及外部噪声都是随来流速度的增大而增大,随攻角的增大而增大,粗糙翼面时的结果要比光滑翼面的大。从压力脉动与噪声测量结果与相应的流场测量结果比较可知,可以从湍流区域的湍流强度来判断出声源强度的定性变化。  相似文献   

2.
绕振荡水翼流动及其转捩特性的数值计算研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
吴钦  王国玉  黄彪 《力学学报》2014,46(1):60-69
通过对比标准k-ω SST 湍流模型和基于标准k-ω SST 湍流模型修正的γ-Reθ 转捩湍流模型对绕振荡NACA66 水翼流动的数值计算结果与实验结果,对水翼振荡过程的水动力特性和流场结构变化进行了分析研究. 结果表明:与标准k-ω SST 湍流模型的数值计算结果相比,基于标准k-ω SST 湍流模型修正的γ-Reθ 转捩湍流模型能有效预测绕振荡翼型流场结构和水动力特性,捕捉流场边界层发生的流动分离和转捩现象;绕振荡水翼的流动过程可分为5 个特征阶段,当来流攻角较小时,在水翼前缘发生层流向湍流的转捩现象,水翼动力特征曲线出现变化拐点;随着来流攻角的增大,顺时针尾缘涡逐渐形成并向水翼前缘发展;当攻角较大时,前缘涡分离导致动力失速,水翼的动力特征曲线出现大幅波动;水翼处于顺时针向下旋转阶段,绕水翼的流动状态逐渐由湍流过渡为层流.  相似文献   

3.
绕振荡水翼流动及其转捩特性的数值计算研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
吴钦  王国玉  黄彪 《力学学报》2014,46(1):60-69
通过对比标准k-ω SST 湍流模型和基于标准k-ω SST 湍流模型修正的γ-Reθ 转捩湍流模型对绕振荡NACA66 水翼流动的数值计算结果与实验结果,对水翼振荡过程的水动力特性和流场结构变化进行了分析研究. 结果表明:与标准k-ω SST 湍流模型的数值计算结果相比,基于标准k-ω SST 湍流模型修正的γ-Reθ 转捩湍流模型能有效预测绕振荡翼型流场结构和水动力特性,捕捉流场边界层发生的流动分离和转捩现象;绕振荡水翼的流动过程可分为5 个特征阶段,当来流攻角较小时,在水翼前缘发生层流向湍流的转捩现象,水翼动力特征曲线出现变化拐点;随着来流攻角的增大,顺时针尾缘涡逐渐形成并向水翼前缘发展;当攻角较大时,前缘涡分离导致动力失速,水翼的动力特征曲线出现大幅波动;水翼处于顺时针向下旋转阶段,绕水翼的流动状态逐渐由湍流过渡为层流.   相似文献   

4.
基于深度神经网络DNN构建了从层流流场无量纲速度梯度、流向涡强度等物理量到横流转捩模态下间歇因子间的映射关系,获得一种新的数据驱动转捩模型.通过将数据驱动转捩模型与SST k-ω湍流模型耦合,有效简化了转捩模型输运方程求解,实现高效、准确的亚音速三维边界层横流转捩流场计算. DNN训练数据来自变雷诺数的NLF(2)-0415无限展长后掠翼计算结果,并以两种工况进行测试,数据驱动转捩模型预测精度与γ-Reθ转捩模型近似.将数据驱动转捩模型用于其他典型横流转捩算例的计算,以验证其泛化能力.对于变后掠角的NLF(2)-0415后掠翼,数据驱动转捩模型与γ-Reθt-CF模型预测的转捩位置几乎一致,并且能够预测出后掠角从45°增长到65°的过程中,转捩位置先向前再向后移动的现象;对于标准椭球体,使用低分辨率网格进行计算,数据驱动转捩模型依然能够实现转捩位置预测,对椭球体表面Cf的计算结果与多个平台的横流转捩模型、实验结果基本一致.研究表明,以横流转捩相关物理量作为输入对DNN进行训练,并将获得的数据驱动转捩模型与SST k-ω湍流模型耦合,可以实现对横流转捩的有效预测,且具有较强的泛化能力.数...  相似文献   

5.
本文回顾了可压缩边界层与混合层中失稳结构及其应用的研究进展. 这些工作包括人们对高超声速平板边界层失稳特性、高超声速圆锥边界层转捩攻角效应的产生机制和可压缩混合层失稳特性的研究认识,以及这些相关认识的3 个应用方向. 这些相关工作丰富了人们对高速流动转捩和湍流拟序结构的认识.  相似文献   

6.
郝子辉  阎超  周玲 《力学学报》2015,47(2):215-222
高超声速边界层转捩的准确预测对飞行器的防热、减阻至关重要,而影响高超声速边界层转捩的因素众多.从模式角度出发研究边界层转捩的影响因素,采用k-ω-γ 转捩模式对5°圆锥的边界层转捩进行了数值分析,计算了不同头部钝度、来流雷诺数和湍流度情况下的边界层转捩,并与实验结果进行了对比. 研究结果表明:k-ω-γ 转捩模式基本能够反映头部钝度、来流雷诺数、来流湍流度对高超声速圆锥边界层转捩的影响规律,但对转捩后的热流峰值预测不准;从模式构造角度分析发现,雷诺数越高或头部钝度越小,层流区边界层越薄,k-ω-γ 转捩模式中第一、第二模态时间尺度增大,因此转捩起始位置提前;来流湍流度越大,等效脉动动能初值越大,导致层流区发展过程中等效脉动动能越大,因此转捩易于发生.   相似文献   

7.
论述了在西北工业大学低湍流度风洞中采用新型等离子激励器对NACA0015翼型的减阻实验.实验风速为35m/s,攻角范围取0°~20°.并参照压力分布和总压分布实验结果对减阻效果进行了对比分析.本文还进行了有关等离子体激励抑制翼型流动分离的数值模拟研究,基于等离子体激励器的简化模型将体积力以源项方式引入到N-S方程中求解,得到激励器工作时的流场分布.结果表明在新型等离子体激励器开启后:在小攻角范围内,尾耙的总压分布曲线与坐标轴的纵轴(尾耙高度轴)所围面积变化不大;当攻角≥12°时,尾耙的总压分布曲线与坐标轴的纵轴(尾耙高度轴)所围面积明显减小.从而说明该新型等离子体激励器能够有效地减少翼型的阻力.  相似文献   

8.
马彪  白存儒  杨广珺  李栋 《实验力学》2011,26(2):170-175
后掠机翼的层流控制对于气动减阻有着重要的意义,同时也是非常复杂的研究课题.而对横流驻波的研究是实现层流翼型的一个关健.为此,本文分析并研究了在低湍流度风洞中,采用热线风速仪(CTA)与表面升华法相结合研究由横流不稳定性产生的驻波及其对转捩影响的实验技术,阐述了该实验中架设热线测量系统与升华法表面喷涂的相关技术与细节.实...  相似文献   

9.
自然对流边界层中湍流的发生   总被引:1,自引:0,他引:1  
颜大椿  张汉勋 《力学学报》2003,35(6):641-649
自然对流边界层中从层流到湍流的转捩经历了浮力振型、无摩擦振型和黏性振型的三重流动不稳定性相继产生的前转捩过程,以及近壁迅速出现强湍流源,随之平缓地向自模拟的湍流边界层过渡的热转捩过程.浮力振型在修正Grashof数G>40时开始失稳并成为主要振型,在振幅分布中3种振型的临界层位置处出现3个峰值;在G>100时浮力振型消失,无摩擦振型失稳并成为主要振型,振幅分布中在近壁区还出现黏性振型的峰值;在G>170时无摩擦振型经非线性演化在外层形成较弱的湍流,但内层黏性应力仍远高于湍流应力,振幅分布中仅有与黏性振型相应的峰值,在频谱中黏性振型的基频、第一、第二、第三阶亚谐频随G的增加相继出现,此时黏性不稳定波的高频成分已转化为湍流,但低频成分仍按线性规律增长,直至湍流惯性子区开始形成;至G>800时黏性振型消失,并在G=850附近时近壁区出现强湍流源,湍流应力、湍能产生项和近壁湍流热流率剧增.在热转捩后期,湍流应力和湍能产生项明显下降,流动在内外层趋于平衡.  相似文献   

10.
刘跃  管小荣  徐诚  常玲玲 《力学季刊》2016,37(2):318-326
分别运用扇形(Fan)、阶梯形(Ladder)、交界面形(Interface)网格对细长体小攻角对称、大攻角对称、大攻角非对称绕流流场进行了数值研究.通过涡核位置、涡簇显示、物面压力分布、轴向力分布等的计算结果比较了三种网格的计算精度.数值实验表明:细长体分离涡流场对边界层网格非常敏感,应严格控制边界层网格的正交性;随着攻角增大,流场对网格特性的敏感性有增高的趋势;阶梯形网格可能会对流场带入非物理性扰动,交界面网格对流场捕捉有不连续现象;将三种网格得到的物面压力、侧向力、流动分离位置与实验值进行对比,发现扇形网格误差最小、交界面网格误差最大;大攻角非对称流动时,扇形网格计算的侧向力有整体向细长体头部压缩的趋势,涡脱落位置靠前,第二个及第三个极值更大,说明非对称现象有向尾部发展的趋势.  相似文献   

11.
仿生扑翼飞行机器人翅型的研制与实验研究   总被引:6,自引:0,他引:6  
模仿昆虫和小鸟飞行的扑翼飞行机器人将举升、悬停和推进功能集于一个扑翼系统,与固定翼和旋翼完全不同,因此研究只能从生物仿生开始。生物飞行的极端复杂性使得进行完整和精确的扑翼飞行分析非常复杂,因此本文在仿生学进展基础上,通过一些合适的假设和简化,建立了仿生翅运动学和空气动力学模型,并以此为基础研制了多种翅型。研制了气动力测量实验平台,对各种翅型进行了实验研究。实验结果表明,研制的翅型都能产生一定的升力,其中柔性翅具有较好的运动性能和气动性能,并且拍动频率和拍动幅度对升力有较大影响。  相似文献   

12.
The aerodynamic performance of a flexible membrane flapping wing has been investigated here. For this purpose, a flapping-wing system and an experimental set-up were designed to measure the unsteady aerodynamic forces of the flapping wing motion. A one-component force balance was set up to record the temporal variations of aerodynamic forces. The flapping wing was studied in a large low-speed wind tunnel. The lift and thrust of this mechanism were measured for different flapping frequencies, angles of attack and for various wind tunnel velocities. Results indicate that the thrust increases with the flapping frequency. An increase in the wind tunnel speed and flow angle of attack leads to reduction in the thrust value and increases the lift component. The aerodynamic and performance parameters were nondimensionalized. Appropriate models were introduced which show its aerodynamic performance and may be used in the design process and also optimization of the flapping wing.  相似文献   

13.
Flexible wings of insects and bio-inspired micro air vehicles generally deform remarkably during flapping flight owing to aerodynamic and inertial forces,which is of highly nonlinear fluid-structure interaction(FSI)problems.To elucidate the novel mechanisms associated with flexible wing aerodynamics in the low Reynolds number regime,we have built up a FSI model of a hawkmoth wing undergoing revolving and made an investigation on the effects of flexible wing deformation on aerodynamic performance of the revolving wing model.To take into account the characteristics of flapping wing kinematics we designed a kinematic model for the revolving wing in two-fold:acceleration and steady rotation,which are based on hovering wing kinematics of hawkmoth,Manduca sexta.Our results show that both aerodynamic and inertial forces demonstrate a pronounced increase during acceleration phase,which results in a significant wing deformation.While the aerodynamic force turns to reduce after the wing acceleration terminates due to the burst and detachment of leading-edge vortices(LEVs),the dynamic wing deformation seem to delay the burst of LEVs and hence to augment the aerodynamic force during and even after the acceleration.During the phase of steady rotation,the flexible wing model generates more ver-tical force at higher angles of attack(40°–60°)but less horizontal force than those of a rigid wing model.This is because the wing twist in spanwise owing to aerodynamic forces results in a reduction in the effective angle of attack at wing tip,which leads to enhancing the aerodynamics performance by increasing the vertical force while reducing the horizontal force.Moreover,our results point out the importance of the fluid-structure interaction in evaluating flexible wing aerodynamics:the wing deformation does play a significant role in enhancing the aerodynamic performances but works differently during acceleration and steady rotation,which is mainly induced by inertial force in acceleration but by aerodynamic forces  相似文献   

14.
飞行器的变形方式可分为三大类:局部小变形、中等变形和大尺度变形.针对大尺度变形,提出了两种可变形概念:变前掠翼布局和可伸缩翼布局.通过数值方法计算分析了不同变形外形在不同马赫数下的升力、阻力和升阻特性,从中总结出适合于各个速度段的能够获得最大升阻比的最佳变形方式.结果表明:大尺度变形能够显著改变飞行器的升阻特性,使可变形飞行器能适应较广范围飞行条件的变化,因而在全飞行周期中比传统的固定外形飞行器具有更优的性能.  相似文献   

15.
This paper is concerned with the flapping characteristics and the structure dynamics of insect wings. The flapping behavior of some insects is studied using a threedimensional motion analysis system. The experimental system is composed of two high-speed video cameras, a motion grabber, and a personal computer. The three-dimensional representation of insect flapping can be gained by the system. The extrinsic skeleton vibration produced by insect flapping is examined with the optical displacement detector system. The structural properties of some insect wings are also studied by a three-dimensional, optical shape measurement system. Some functional principles underlying insect wing design are revealed by the measurements of surface roughness and flapping analysis.  相似文献   

16.
大攻角运动时的机翼摇滚问题研究综述   总被引:1,自引:0,他引:1  
机翼摇滚是现代战斗机、导弹设计中普遍遇到的横向不稳定现象之一,属于典型的大攻角动态特性问题. 20多年来,机翼摇滚问题在国内外航空工业界、学术界都引起了极大的重视和兴趣,并在实(试)验、计算方面发表了许多文章,对机翼摇滚问题的认识也取得了较大的进展.本文对自1981年Nguyen、Yip及Chambers最早研究机翼摇滚现象以来,在该问题研究方面的近100多篇有代表性的论文进行了综述,内容涉及实(试)验研究、计算研究的各个方面,并对今后的发展趋势提出了自己的看法.   相似文献   

17.
小型飞行器空气动力学   总被引:5,自引:0,他引:5  
对小型飞行器设计中涉及的空 气动力学问题进行了综述.描述了雷诺数和展弦比对固定翼飞行器的设计以及飞行 性能的影响.在低雷诺数飞行范围,翼型上边界层的特性对飞行器的设计尤为关键. 本文讨论了大量有关层流边界层(包括层流分离泡影响)的实验,作为例子,列举了几 个此飞行雷诺数范围的小型低空无人驾驶飞行器(UAVs).此外,对扑动翼推进的理论 模型进行了简述;其范围涵盖了早期的准定常附着流模型,以及后来计及非定常尾涡、 流动分离以及气动弹性等效应的模型.文中还介绍了那些与理论互补并最终导致扑 翼机设计成功的实验.  相似文献   

18.
刘伟  张涵信 《力学学报》2005,37(4):385-392
耦合三维非定常Navier-Stokes方程与Euler刚体运动方程数值研究80°尖前缘后掠三角翼的机翼摇滚问题. 采用高精度的WNND(weighted non-oscillatory, containing no free parameters and dissipative)格式离散流动控制方程、采用时间二阶精度单边差分离散刚体运动方程数值模拟了马赫数为0.35, 攻角为10°, 22°, 30°下三角翼受扰后的自由滚转运 动. 结果表明:22°攻角附近为所给三角翼出现横向不稳定的摇滚运动的临界攻角;当攻角小于临界值时,受扰后的机翼滚转运动收敛,而当攻角大于临界值时,受扰后的机翼滚转运动发散并形成极限环形式的机翼摇滚.  相似文献   

19.
In this paper, aeroelastic modeling of aircraft wings with variations in sweep angle, taper ratio, and variable pre-twist angle along the span is considered. The wing structure is modeled as a classical beam with torsion and bending flexibility. The governing equations are derived based on Hamilton’s principle. Moreover, Peters’ finite state aerodynamic model which is modified to take into account the effects of the wing finite-span, the wing sweep angle, and the wing pre-twist angle, is used to simulate the aerodynamic loads on the wing. The coupled partially differential equations are discretized to a set of ordinary differential equations using Galerkin’s approach. By solving these equations the aeroelastic instability conditions are derived. The results are compared with some experimental and analytical results of previous published papers and good agreement is attained. Effects of the wing sweep angle, taper ratio, bending to torsional rigidity, and pre-twist angle on the flutter boundary in several cases are studied. Results show that these geometrical and physical parameters have considerable effects on the wing flutter boundary.  相似文献   

20.
Crossflow instability plays very important role in the transition of the boundary layer on a swept wing, typical in the engineering applications. Experiments revealed that the linear stability theory well predicted the form of the crossflow vortices, but usually much overpredicted their growth rate. Using nonlinear theory of hydrodynamic stability, combined with some other considerations, we were able to obtain the growth rate in good agreement with experimental observations. The project supported by the National Natural Science Foundation of China, Grant No. 19572048  相似文献   

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