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相似文献
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1.
超声速平板边界层斜波失稳转捩过程研究   总被引:6,自引:0,他引:6  
马汉东  潘宏禄  王强 《力学学报》2007,39(2):153-157
以5阶迎风和6阶对称紧致格式混合差分求解三维可压缩滤波Navier-Stokes方程,对Mach 数为4.5, Reynolds数为10000的空间发展平板边界层湍流进行了大涡模拟. 时间推进采用 紧致存储3阶Runge-Kutta方法,亚格子尺度模型为修正Smagorinsky涡黏性模型. 通过在 入口边界叠加一对线性最不稳定第一模态斜波扰动,数值模拟得到了平板层流边界层失稳转 捩直至湍流的演化过程. 对流场转捩过程中瞬时量及统计平均量的分析表明,数值模拟结果 与理论吻合,得到的Y型剪切层、交替\Lambda涡结构以及转捩后期的发卡涡结构的发展 变化与相关文献结果一致,湍流流谱定性合理.  相似文献   

2.
细长锥边界层绊线转捩风洞自由飞试验   总被引:1,自引:1,他引:1  
宋威  蒋增辉  贾区耀 《力学学报》2016,48(6):1301-1307
通过在半锥角θ_c=10°细长锥面上布置一定数量的人工绊线,促使细长锥表面边界层在相应轴向位置上发生层流向湍流转变的固定转捩,采用运动自由度不受约束的风洞自由飞试验技术研究边界层转捩对高超声速细长锥再入体无控自由飞行下的运动特性和气动特性影响规律,并与以往无人工绊线的细长锥风洞自由飞试验结果作对比.试验马赫数Ma=5.0,通过改变风洞前室总压P_0实现两个雷诺数的模拟,以模型长为特征尺寸自由流雷诺数分别为0.84×10~6和1.68×10~6.结果表明:当自由流雷诺数Re=0.84×10~6时,人工绊线尚不足以促使边界层发生转捩,有绊线的细长锥气动特性与无绊线基本一致,动稳定导数大于零;当自由流雷诺数Re=1.68×10~6时,人工绊线促使边界层发生固定转捩,细长锥的动稳定导数小于零,细长锥自由飞行动稳定.  相似文献   

3.
为了得到壁面温度在不同来流速度、不同湍流强度条件下对边界层转捩与减阻的影响规律,本文采用Transitionk-kl-ω模型对低来流速度下无压力梯度的光滑平板进行了数值模拟。结果表明,随着来流速度的升高,壁温升高所起到的减阻效果更好,即高来流速度对壁面温度更为敏感。当来流处于中高湍流强度下时,壁温升高能起到推迟转捩的作用,且随着湍流强度的升高,转捩推迟的效果越好,但减阻效果正好相反;当来流处于低湍流强度下时,壁温升高会使得转捩提前发生。壁温升高抑制了边界层内流体的脉动程度,使得层流的稳态不易被破坏,流动更加稳定;同时,壁温升高使得边界层内流体的速度梯度减小,从而降低了壁面摩擦系数,故壁温升高能起到推迟边界层转捩与减阻的作用。  相似文献   

4.
一种适用于超音速边界层的湍流转捩模式   总被引:4,自引:0,他引:4  
王亮  符松 《力学学报》2009,41(2):162-168
建立一种合理反映扰动模态和可压缩性影响的新型k-ω-γ转捩模式.其主要特点为:(1)假设脉动动能k 由湍流脉动部分和非湍流脉动部分组成,且在模化后者时采用了稳定性分析的结果; (2)在间歇因子γ方程的源项中,构造了具有``自动判断转捩起始位置'功能的函数; (3)通过构造新型的物面法向长度尺度,保证了模式中所有的表达式均由当地变量构成,可以方便地应用于现代CFD程序之中. 该模式在亚音速、超音速和高超音速条件下的边界层流动中进行了验证. 计算结果表明,该模式可应用于较宽马赫数范围内的自然转捩以及旁路转捩过程,所具有的捕捉流动转捩的性能优于国际上的现有模式.   相似文献   

5.
李克文  连其祥 《实验力学》1991,6(2):127-132
利用一套以位移传感器为主的弹性平衡装置,测量几种不同表面形状设计的平板在充分发展的二维湍流边界层中的减阻效果,并对其减阻机理进行研究。结果表明,大涡破碎器 LEBU(Large Eddy Break-up)和其它减阻装置的形状和布置对表面摩擦阻力有较大影响,在有些设计状态下的平板得到了净减阻。  相似文献   

6.
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   

7.
数值研究平板方舵激波-湍流边界层干扰   总被引:4,自引:1,他引:4  
邓小刚  张涵信 《力学学报》1993,25(6):651-657
数值研究了平板方舵激波-湍流边界层干扰流场。模拟出了分离激波与弓型激波砬撞后形成的“λ”激波结构;消晰地显示了分离区中的旋涡结构,发现流场中会出现二次分离涡,并从理论上分析了流场对称面涡心形态与非定常的关系,得到了涡心为不稳定螺旋点或出现极限环是非定常流动特征的新结论。  相似文献   

8.
李克文  连其祥 《实验力学》1993,8(2):164-173
本文分别用流场显示和阻力测量两种实验方法,证明了平板整体摩擦阻力存在着振荡性,并得到了其振荡的一些规律和特点。另外,提出了一个与时间相关联的内层速度分布模型。并对其合理性进行了研究,从而导出一个与时间相关联的整体摩擦阻力模型。  相似文献   

9.
基于平板湍流边界层的壁压起伏波数—频率谱 ,给出了一种湍流边界层声辐射的估算方法 ,并对光滑平板湍流边界层和平板表面粗糙度引起的湍流边界层声辐射进行了分析。结果表明 :湍流边界层声辐射是一种四极子声辐射 ,且其辐射声能集中于平板表面粗糙度引起的湍流边界层声辐射 ;光滑平板湍流边界层的声辐射也不可忽略。  相似文献   

10.
大气边界层流场的模拟与大气边界层风洞   总被引:5,自引:1,他引:5  
黄东群  马健 《力学季刊》1999,20(1):10-15
动态风荷载测试数据的可靠性依赖于大气边界层流场的正确模拟。本文根据作者在FD-4大气边界层风洞中,进行大气边界层流场调试时,就如何准确模拟自然风的四个参数方面所积累经验的总结。  相似文献   

11.
The disturbances generated by external turbulence in the boundary layer on a flat plate set suddenly in motion are determined. A turbulent flow calculated by direct numerical simulation is taken as the initial conditions. The solution obtained simulates the initial stage of laminar-turbulent transition in the flat-plate boundary layer at a high turbulence level in the oncoming flow. The solution makes it possible to estimate the effects of different factors, such as nonstationarity, nonlinearity, and the parameters of the freestream velocity fluctuation spectrum, on disturbance enhancement in the boundary layer.  相似文献   

12.
在风洞中正确模拟大气边界层的流动特性是风工程风洞试验结果可信的必要条件,本次试验研究的目的是在短试验段的航空风洞中建立大比例的大气边界层模拟流场。通过适当的方式延长1.4m×1.4m航空风洞的试验段长度,并利用尖塔、粗糙元等边界层发生装置,在该风洞中建立了边界层流场,测量了流场的平均风速剖面、湍流强度剖面、脉动风速的自相关系数、风谱等参数,讨论了湍流积分尺度的处理和大气边界层几何模拟比例的确定,用谱拟合法和自相关系数积分法求出了湍流积分尺度。结果分析表明:试验所得流场是合理的大气边界层模拟流场,其平均风速剖面幂指数α=0.3,大气边界层模拟比例为1∶500,为后续的建筑物模型动态风荷载试验提供了前提条件。  相似文献   

13.
Results of numerical simulation of interaction between an oblique shock wave and a turbulent boundary layer formed in a supersonic (Mach number M =5) flow past a flat plate are presented. The computations are performed for three cases of interaction of different intensity, which result in an attached or detached flow. Numerical results are compared with experimental data. The effect of flow turbulence and shockwave unsteadiness on flow parameters is studied.  相似文献   

14.
任旭东  赵子杰  高超  李峰 《实验力学》2013,28(3):314-319
针对传统金刚砂粗糙带在跨音速增压风洞实验中易脱落、随机误差大等问题,设计一种新型斑点型粗糙带,解决了大动压条件下,在模型表面实现固定转捩的问题。应用萘升华流动显示技术,分析了固定转捩和自由转捩条件下边界层变化情况;由测力实验得到GBM-01(AGARD-B)标准模型不同Ma数下的气动特性, 并与国外大风洞实验数据进行了比较。实验结果表明:新型斑点型粗糙带能够将层流边界层转变为湍流边界层,可以获得具有高雷诺数特点的数据,且强度高,是一种具有广阔应用前景的新型转捩技术。  相似文献   

15.
Transition to turbulence in the boundary layer on a flat plate is investigated numerically for an incompressible fluid flow with a given negative free-stream pressure gradient. The transition is investigated using the three-parameter turbulence model developed by the authors. The calculation results are compared with the available experimental data.  相似文献   

16.
The linear problem of generation of perturbations of a flat-plate boundary layer by external turbulence is solved. The turbulence is represented in the form of a set of space- and time-periodic vortex modes. It is shown that the boundary layer is most receptive to low-frequency longitudinal vorticity modes. The mean-square velocity fluctuations in the boundary layer and their spectrum are found for isotropic turbulence with a spectrum satisfying the Kolmogorov-Obukhov law.  相似文献   

17.
The effect of increased free-stream turbulence on the reduction of the surface friction coefficient c f in a turbulent boundary layer behind large-eddy break-up (LEBU) devices is investigated using a gravimetric method. The turbulence level was ε ≈ 1.9–4.9 % and the turbulence scale L e ≈ 40–110 mm. The boundary layer Reynolds number Re** was varied from 2300 to 7500, with the boundary layer thickness being varied on the range δ = 33–44 mm. It is shown that an increase in the turbulence level ε has almost no impact on the relative reduction of friction behind LEBU-devices, whereas, under similar conditions of elevated free-stream turbulence, for another method, namely, the use of surface riblets, the friction reduction may be more strongly expressed.  相似文献   

18.
The response of a turbulent boundary layer to a short roughness strip is investigated using laser Doppler velocimetry (LDV) and laser induced fluorescence (LIF). Skin friction coefficients are inferred from accurate near-wall measurements. There is an undershoot in , where is the undisturbed smooth wall skin friction coefficient, immediately after the strip. Downstream of the strip, overshoots before relaxing back to unity in an oscillatory manner. The roughness strip has a major effect on the turbulent stresses ; these quantities increase, relative to the undisturbed smooth wall, in the region between the two internal layers originating at the upstream and downstream edges of the strip. The increase in the ratio suggests a decrease in near-wall anisotropy. From the flow visualizations, it is inferred that streamwise vortical structures are weakened immediately downstream of the strip. Consistently, streamwise length scales are also reduced; direct support for this is provided by measured two-point velocity correlations.  相似文献   

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