钝度对高超声速钝锥边界层稳定性的影响

采用直接数值模拟方法计算了8个不同球头半径的钝锥基本流,运用线性稳定性理论分析了钝度对边界层稳定性的影响。结果表明,随钝度增大,边界层内的不稳定区向下游移动,第二模态的最大增长率减小。在线性稳定性分析的基础上,研究了非线性扰动演化以及平均流修正对稳定性的影响。结果表明,在基本流中引入有限幅值扰动后,下游的平均流剖面会发生明显改变。流场稳定性发生显著变化,线性阶段最不稳定的第二模态波变得稳定,而第一模态波明显增长起来。第一模态波的快速增长使N值可以达到4,这将会对转捩有很大的促进作用。     

基于POD和代理模型的静气动弹性分析方法

静气动弹性问题考虑弹性结构与定常气动力间的相互耦合作用,对飞行器的性能和安全具有显著的影响.在现代飞行器设计阶段,计算流体力学(CFD)/计算结构力学(CSD)直接耦合方法是精确考察静气动弹性影响的重要手段.然而,基于CFD技术的气动力仿真手段在耦合过程中计算量大且耗时长,难以满足设计阶段的需求.因此,为了兼顾计算精度与效率,文章采用本征正交分解(POD)和Kriging代理模型相结合的模型降阶方法,替代CFD求解过程并耦合有限元分析(FEA)方法,建立了高效、准确的静气动弹性分析框架.相较于传统的以模态法为主的静气动弹性分析方法,该方法能够解决更为复杂的静气动弹性问题以及提供静气动弹性变形过程中的气动分布载荷.针对典型三维跨声速HIRENASD机翼模型开展的马赫数、迎角变化的算例验证表明:由建立的静气动弹性分析方法与CFD/CSD直接耦合方法计算得到机翼翼梢处的静变形量间的相对误差在5%以内;同时该方法预测静平衡位置处的气动分布载荷的误差在5%以内,静气动弹性分析的计算效率至少提升了6倍.     

基于非线性耦合本构关系模型的尖化前缘气动加热影响研究

结合数值模拟与风洞试验技术,在高超声速连续/稀薄滑移流条件下对尖化前缘这一典型构型的气动加热影响开展深入研究.在三维有限体积框架下,应用非线性耦合本构关系(nonlinear coupled constitutive relations, NCCR)模型对试验工况下的尖化前缘外形开展数值计算,检验NCCR模型在尖化前缘构型中准确描述局部稀薄非平衡流动和物面气动热的性能.数值结果与实验数据对比表明,在等效高度33 km的风洞试验条件下, NCCR模型计算得到的驻点热流系数峰值同实验值偏差为1.81%, Fay-Riddell公式和纳维-斯托克斯(Navier-Stokes, NS)方程得到的驻点热流系数峰值同实验值偏差均在5%以内,物面其他位置的壁面热流系数计算值与实验值偏差均在10%以内,证明此时飞行器尖化前缘区域局部稀薄气体效应对气动加热影响程度较弱;在等效高度60 km时,飞行器尖化前缘区域附近的局部稀薄气体效应对气动加热的影响较为明显, NS方程计算的驻点热流系数偏差为33.31%, Fay-Riddell公式计算驻点热流系数同实验值偏差为29.5%, NCCR模型计算的驻点热流...     

基于控温系统的超声光栅测量透明液体浓度

浓度是描述溶液特性的重要物理量,随温度的改变而发生变化.基于超声光栅测量透明液体中声速的方法,以透明溶液氯化钠溶液为例,通过控制变量法研究了声速、浓度、温度三者之间的关系,最终定量得出三者所满足的方程,实现了不同温度下浓度的测量.结果表明,该方法测量液体浓度置信度高,相对误差小,且广泛适用于透明液体浓度的测量,具有时效性高、反映时间短、精度高等优点。     

超声声速测定实验中几个问题的研究

本文研究了超声声速测定实验中声波振幅的衰减规律,实验结果表明声源发现的是球面波。同时还介绍了用双踪示波器的多种功能测量超声波长的基本方法。     

跨声速平面叶栅多工况点反命题变分理论：人工来流振荡模型

本文首先提出一个新的‘人工来流振荡’模型,在此基础上建立了跨声速叶栅多工况点气动反命题的变域变分理论,可以保证叶栅在相当广阔的变工况范围内都能保持优良的运行特性。本理论的突出优点是可较直捷地推广到全三维流动和有旋流动中去,因而具有广阔的发展与应用前景。     

热化学非平衡辐射流场数值研究

从耦合辐射的轴对称热化学非平衡N-方程出发,采用双温度、11组元反应气体模型,耦合“线-线”精细辐射模型,利用隐式NND有限差分格式和时间预处理技术数值求解了FIREII飞船热化学非平衡辐射流场,得到了有关辐射和辐射光谱计算结果,并与有关文献的实验结果和计算结果进行了比较。     

一种非超声波测声速的方法

介绍用简单器件在可闻声波范围内测量声速的方法,以及如何解决在实验过程中遇到的问题。     

1,1,1,2,3,3,3─七氟丙烷的气相声速

分析了气相声速与理想气体比定压热容的热力学关系,用超声变程干涉仪测定了１,１,１,２,３,３,３－七氟丙烷（ＨＦＣ－２２７ｅａ）的 ７２组气相声速值,温度范围 ２７３－３３３ Ｋ,压力范围 ２６－３１５ ｋＰａ,测量不确定度小于 ０．０５％。根据这些实验数据,确定了ＨＦＣ－２２７ｅａ的理想气体比定压热容和声速第二维里系数,并分别拟合得到了与温度的函数,理想气体比定压热容的不确定度小于 ０．５％．使用方阱势能模型导出了 ＨＦＣ－２２７ｅａ的第二维里系数,并与文献值进行了比较。     

非结构混合网格高超声速绕流与磁场干扰数值模拟

对均匀磁场干扰下的二维钝头体无粘高超声速流场进行了基于非结构混合网格的数值模拟.受磁流体力学方程组高度非线性的影响及考虑到数值模拟格式的精度,目前在此类流场的数值模拟中大多使用结构网格及有限差分方法,因而在三维复杂外形及复杂流场方面的研究受到限制.本文主要探索使用非结构网格(含混合网格)技术时的数值模拟方法.控制方程为耦合了Maxwell方程及无粘流体力学方程的磁流体力学方程组,数值离散格式采用Jameson有限体积格心格式,5步Runge-Kutta显式时间推进.计算模型为二维钝头体,初始磁场均匀分布.对不同磁感应强度影响下的高超声速流场进行了数值模拟,并与有限的资料进行了对比,得到了较符合的结果.