PIV技术在超及高超声速流场测量中的研究进展 被引量：19

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作者 徐惊雷 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期81-90,共10页

本文分析了超声速流场对测量技术的特殊要求,归纳了目前将粒子影像测速仪(particle image ve-locimetry,PIV)技术应用于超声速流场的测量时所面临的主要技术难点以及主要的解决方法,分析了超声速流场中所用PIV粒子的主要要求、粒子特性... 本文分析了超声速流场对测量技术的特殊要求,归纳了目前将粒子影像测速仪(particle image ve-locimetry,PIV)技术应用于超声速流场的测量时所面临的主要技术难点以及主要的解决方法,分析了超声速流场中所用PIV粒子的主要要求、粒子特性、投放方法等,介绍了PIV技术在超声速、高超声速流场测量中最新的国内外进展,特别是给出了国内外关于高超声速流场中激波/附面层的相互干扰,以及高超声速飞行器超燃冲压发动机主要部件内流场的PIV试验研究的最新进展. 展开更多

关键词 PIV 超声速 高超声速 示踪粒子 激波/附面层干扰

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端壁吸/吹气对超声速压气机叶栅流场影响机理的对比研究 被引量：2

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作者 李清华 曹志远 胡骏 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1991-2002,共12页

附面层吸/吹气是抑制流动分离、提高压气机叶片负荷的有效技术途径。针对超声速压气机叶栅内激波诱导的角区分离,分别采用多种不同的端壁吸/吹气方案对其进行流动控制,旨在探索端壁吸/吹气对激波干涉下角区分离的控制机理,并对比分析端... 附面层吸/吹气是抑制流动分离、提高压气机叶片负荷的有效技术途径。针对超声速压气机叶栅内激波诱导的角区分离,分别采用多种不同的端壁吸/吹气方案对其进行流动控制,旨在探索端壁吸/吹气对激波干涉下角区分离的控制机理,并对比分析端壁吸/吹气对超声速压气机叶栅角区分离的控制效果。结果表明:在激波/端壁附面层干涉下,该超声速压气机叶栅内存在大范围的激波诱导角区分离,角区分离使得该超声速叶栅存在强三维效应,二维叶栅中的单正激波变为'斜激波+正激波'结构,叶中吸力面尾缘开式分离变为闭式分离;端壁吸气可有效抑制该超声速叶栅的角区分离,吸气后近端壁区损失系数大幅降低,最优端壁吸气缝方案的起始点与亚声速压气机叶栅相同,但端壁吸气后叶中的双激波结构变为单正激波结构,叶中流动分离增大;端壁吹气也可有效抑制角区分离,其控制效果略优于端壁吸气,其原因是吹气缝处的静压高于吸气缝,对激波的增强作用弱于端壁吸气;与端壁吸气方案不同的是,最优端壁吹气缝方案的起始点位于叶片前缘。 展开更多

关键词 激波/附面层干扰 超声速压气机叶栅 角区分离 附面层抽吸 附面层吹气

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咽式高超声速进气道试验与计算研究 被引量：3

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作者 王成鹏 董昊 程克明 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期761-766,共6页

采用试验和计算方法研究了一种三维曲面内收缩咽式进气道的流场结构。从理论、试验、计算结果中给出了咽式进气道流动特征;提供了大内收缩比进气道在常规高超声速风洞进行试验的方法和技术;并对咽式进气道内偏航激波、俯仰激波、附面层... 采用试验和计算方法研究了一种三维曲面内收缩咽式进气道的流场结构。从理论、试验、计算结果中给出了咽式进气道流动特征;提供了大内收缩比进气道在常规高超声速风洞进行试验的方法和技术;并对咽式进气道内偏航激波、俯仰激波、附面层之间的复杂作用产生的三维涡旋流场结构的成因进行了解释。 展开更多

关键词 高超声速内收缩进气道 高超声速风洞试验 激波-附面层干扰

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跨声叶栅角区激波/附面层干扰的开槽控制措施 被引量：2

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作者 马健词 周玲 季路成 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1377-1387,共11页

提出了使用叶根槽作为一种被动控制手段来控制跨声叶栅的角区分离问题。在压力面与吸力面的压差作用下,叶根槽可产生自发射流,为叶栅吸力面侧角区注入高能流体,从而控制跨声叶栅的角区分离问题。通过数值模拟的方法分析了在不同攻角下... 提出了使用叶根槽作为一种被动控制手段来控制跨声叶栅的角区分离问题。在压力面与吸力面的压差作用下,叶根槽可产生自发射流,为叶栅吸力面侧角区注入高能流体,从而控制跨声叶栅的角区分离问题。通过数值模拟的方法分析了在不同攻角下叶根槽对压气机叶栅性能的影响及作用机理。结果表明:在小攻角下,叶根槽射流可破坏角区环形涡,从而有效减小跨声叶栅角区分离,提高叶栅的流通能力,改善叶栅性能;在大攻角下,叶根槽射流已不能破坏角区环形涡,但仍能为角区低能流体充能,减弱角区分离,从而拓宽叶栅工作范围。在0°攻角下总压损失系数可降低11.6%,同时叶栅攻角裕度由2°拓宽为3°。 展开更多

关键词 叶根槽 跨声叶栅 角区分离 激波/附面层干扰 射流

原文传递

壁面函数在激波诱导分离流动中的应用 被引量：1

5

作者 胡偶 赵宁 刘剑明 《航空计算技术》 2013年第6期26-29,共4页

以数值模拟激波-附面层干扰引起的流动分离问题为研究背景,发展了基于有限体积方法的雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程的流场数值模拟方法。利用壁面函数模型得到壁面剪切应力,通过修正壁面粘性通量,构造了一种新的湍流边界处理方法,并... 以数值模拟激波-附面层干扰引起的流动分离问题为研究背景,发展了基于有限体积方法的雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程的流场数值模拟方法。利用壁面函数模型得到壁面剪切应力,通过修正壁面粘性通量,构造了一种新的湍流边界处理方法,并将其耦合到RANS方程和SST k-ω湍流模型的数值求解中;同时,针对激波诱导引起的附面层流动分离问题,提出一种附面层网格加密技术,能够自适应加密分离区内附面层网格,使得在流动分离区域也能够使用壁面函数模型。数值算例表明,壁面函数模型能够降低数值模拟结果对网格的依赖性;同时也验证了壁面函数耦合附面层网格自适应方法,在处理激波诱导引起的附面层流动分离问题时的有效性和准确性。 展开更多

关键词 激波-附面层干扰 分离流动 壁面函数 附面层网格加密 RANS SST k-ω湍流模型

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中压低温透平膨胀机膨胀端三维数值模拟 被引量：1

6

作者 张志莲 肖云峰 +1 位作者 吕涛 黄俊强 《北京石油化工学院学报》 2017年第2期25-30,共6页

采用CFD方法对某型号中压低温透平膨胀机膨胀端进行整机全周数值模拟,全面考虑了进气蜗壳、叶顶间隙气封、轮背气封和轴封等细节结构对膨胀端气动性能和流场的影响。研究结果表明:进气蜗壳的几何形状是造成喷嘴进口气流沿叶高方向分布... 采用CFD方法对某型号中压低温透平膨胀机膨胀端进行整机全周数值模拟,全面考虑了进气蜗壳、叶顶间隙气封、轮背气封和轴封等细节结构对膨胀端气动性能和流场的影响。研究结果表明:进气蜗壳的几何形状是造成喷嘴进口气流沿叶高方向分布不均匀的主要原因;轮背气封、叶顶气封和轴封内存在明显的旋涡流动,且叶顶气封是典型的后台阶流动,齿封内和台阶后旋涡涡轴方向相反;喷嘴和叶轮之间过小的间隙导致气流在喷嘴压力面一侧形成激波,激波/附面层干扰使叶片和下端壁附面层同时分离,在上、下端壁角区各形成一个弯曲的涡管,最后终止于动静交界面。 展开更多

关键词 低温透平膨胀机 旋涡流动 激波/附面层干扰 数值模拟

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一种改进Van Leer格式的构造与分析

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作者 种山 《现代防御技术》 北大核心 2011年第5期175-180,共6页

基于传统的Van Leer格式提出了一种改进的Van Leer(NVL)格式,解决了Van Leer格式在低马赫数下数值耗散过大,不能求解有粘流场等问题,同时保持Van Leer格式的计算效率。通过二维平板流动算例比较了NVL格式与传统Van Leer格式的数值耗散程... 基于传统的Van Leer格式提出了一种改进的Van Leer(NVL)格式,解决了Van Leer格式在低马赫数下数值耗散过大,不能求解有粘流场等问题,同时保持Van Leer格式的计算效率。通过二维平板流动算例比较了NVL格式与传统Van Leer格式的数值耗散程度,并以NACA0012翼型的亚声速和跨声速流场以及M6机翼的跨声速流场求解为算例,与Roe格式和传统Van Leer格式进行比较,进一步验证了NVL格式的低耗散性和高效性。 展开更多

关键词 改进的Van Leer格式 速度型 数值耗散 速度传感因子 平板边界层 激波-附面层干扰

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"X"布局高超声速倒置进气道激波与附面层干扰抑制研究 被引量：5

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作者 郑日升 李伟鹏 +5 位作者 常军涛 崔佃飞 满延进 朱守梅 于达仁 陈浮 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1153-1161,共9页

采用标准k-ωSST湍流模型数值计算方法,针对二元高超声速倒置进气道激波与附面层严重的干扰现象,采用分流楔抑制激波与附面层干扰方法,对有无分流楔的进气道性能及流动机理特征进行了详细的研究。结果表明:采用分流楔的流动控制方法,有... 采用标准k-ωSST湍流模型数值计算方法,针对二元高超声速倒置进气道激波与附面层严重的干扰现象,采用分流楔抑制激波与附面层干扰方法,对有无分流楔的进气道性能及流动机理特征进行了详细的研究。结果表明:采用分流楔的流动控制方法,有效抑制了激波/附面层产生的分离包对进气道内流动的干扰;提高倒置进气道的气动性能,进气道的总压恢复系数和流量捕获系数均有提高,计算模型的壁面总阻力系数得到一定程度的减小。数值计算结果表明,在分流楔尾迹中强剪切流动在一定程度上缓解了激波与附面层干扰的强度;在分流楔后缘存在稳定的横向涡,由于气流进入尾迹驻涡是来自附面层外的总压较高的高能流体,提高了附面层的抗逆压能力;由于尾迹驻涡的存在使得分离涡没有向弹体周向扩散,减小了阻力。该方法实现了对高超声速倒置进气道激波/附面层干扰的抑制,揭示了其抑制的机理。 展开更多

关键词 高超声速倒置进气道 激波与附面层干扰 分流楔 数值仿真 冲压发动机

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超声速喷管起动过程激波结构演化特征 被引量：8

9

作者 王成鹏 杨锦富 +5 位作者 程川 王文硕 徐培 杨馨 焦运 程克明 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期11-16,共6页

通过改变进出口压比,对马赫数2.7的二维对称拉瓦尔喷管流动进行了试验研究,给出了超声速喷管起动过程中的激波结构演化特征。在试验过程中,固定喷管喉道出口面积比,改变喷管上下游压比,使喷管起动激波从喉道发展到喷管出口处,逐渐过渡... 通过改变进出口压比,对马赫数2.7的二维对称拉瓦尔喷管流动进行了试验研究,给出了超声速喷管起动过程中的激波结构演化特征。在试验过程中,固定喷管喉道出口面积比,改变喷管上下游压比,使喷管起动激波从喉道发展到喷管出口处,逐渐过渡到设计工况。在起动激波向下游发展的过程中,喷管内流动经历了教科书上给出的理论过程:喉道正激波、扩张段内正激波、喷管出口马赫反射、喷管出口规则反射、设计工况等;但由于附面层的存在,每一个过程与无粘情况下的激波示意图都有所不同。比如,试验中捕捉到的激波串在向下游的移动过程中,出现的由λ型激波向Х型激波的转变,以及激波串非对称现象的出现等。基于纹影和剪切敏感液晶摩阻显示技术获得了起动激波串的首道激波的三维特征。 展开更多

关键词 超声速喷管 起动激波 激波附面层干扰 激波串 激波反射

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超临界翼型跨声速抖振CFD计算和POD分析 被引量：8

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作者 董圣华 史爱明 +1 位作者 叶正寅 田海涛 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2015年第4期481-487,共7页

使用二阶迎风Roe格式、隐式时间推进和S-A(Spalart-Allmaras)一方程湍流模型,通过求解基于格心格式有限体积法的RANS方程模拟了OAT15A超临界翼型的跨声速抖振流场。在模拟出激波/附面层相互干扰诱发的抖振现象的基础上,对翼面激波运动... 使用二阶迎风Roe格式、隐式时间推进和S-A(Spalart-Allmaras)一方程湍流模型,通过求解基于格心格式有限体积法的RANS方程模拟了OAT15A超临界翼型的跨声速抖振流场。在模拟出激波/附面层相互干扰诱发的抖振现象的基础上,对翼面激波运动过程中的气流分离泡变化规律开展研究,揭示出激波变化相位略微超前于升力系数相位的非定常现象。为剖析跨声速抖振的物理成因,将抖振计算的非定常解作为快照,应用本征正交分解POD(Proper Orthogonal Composition)方法提取POD模态,从流场相干结构的角度对跨声速抖振现象进行了分析。 展开更多

关键词 抖振 激波/附面层相互干扰 本征正交分解

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NACA0012翼型抖振现象实验研究 被引量：6

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作者 任旭东 赵子杰 +1 位作者 高超 李峰 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期236-242,共7页

通过在风洞侧壁安装动态压力传感器测量侧壁脉动压力的方法针对NACA0012翼型开展了零攻角状态下跨声速抖振特性的实验研究,并测量了翼型沿弦向与展向的压力分布。从时域和频域两个方面分析了脉动压力结果,得到了NACA0012翼型的跨声速抖... 通过在风洞侧壁安装动态压力传感器测量侧壁脉动压力的方法针对NACA0012翼型开展了零攻角状态下跨声速抖振特性的实验研究,并测量了翼型沿弦向与展向的压力分布。从时域和频域两个方面分析了脉动压力结果,得到了NACA0012翼型的跨声速抖振起始马赫数和抖振频率等抖振特性。研究结果表明:风洞二维性较好,侧壁区域的压力情况能够反映核心流压力变化情况;抖振发生在实验马赫数Maexp=0.88~0.89范围内;随着马赫数的增大,抖振频率有所增加。 展开更多

关键词 翼型 跨声速抖振 激波附面层干扰 风洞实验 固定转捩

原文传递

基于膨胀波效应的高超声速进气道肩部流动分离控制研究

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作者 刘甫州 袁化成 +1 位作者 李东 周珂玉 《推进技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期63-75,共13页

为改善高超声速进气道唇口激波/附面层干扰诱导的肩部流动分离,从膨胀波及激波理论出发,推导出了膨胀波效应影响下的斜激波附面层干扰理论公式,获得了影响斜激波诱导分离的主要因素:膨胀角梯度、激波角及波前马赫数。在此基础上,开展了... 为改善高超声速进气道唇口激波/附面层干扰诱导的肩部流动分离,从膨胀波及激波理论出发,推导出了膨胀波效应影响下的斜激波附面层干扰理论公式,获得了影响斜激波诱导分离的主要因素:膨胀角梯度、激波角及波前马赫数。在此基础上,开展了膨胀波效应影响下的流动分离控制研究,给出了膨胀波效应影响下斜激波诱导分离的判别及预测方法。结果表明:增大激波入射点处膨胀角梯度,可以显著减小甚至消除肩部流动分离;随着激波角增大,激波强度及逆压力梯度增加,分离区尺寸显著增大。而波前马赫数对分离区尺寸的影响不显著;在进口马赫数3.57~5.18,唇罩角度6°~10°范围内,当激波入射点处逆压比梯度小于250 m^(-1)时,斜激波诱导的流动分离消失,可为改善超声速/高超声速进气道内流道流动分离提供技术支撑。 展开更多

关键词 高超声速进气道 激波附面层干扰 膨胀波 流动分离 流动控制

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两类涡轮激波结构及演化规律研究 被引量：1

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作者 季路成 马伟涛 冯福金 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期571-575,共5页

针对收缩、收缩-扩张两类涡轮叶栅中激波结构及其演化规律的问题,采用数值模拟的方法研究得到了两类叶栅在变工况下的流场等马赫数云图及叶表马赫数分布,经分析获得了关于收缩、收缩-扩张叶栅在超跨音工况下激波结构主要差别的认识及激... 针对收缩、收缩-扩张两类涡轮叶栅中激波结构及其演化规律的问题,采用数值模拟的方法研究得到了两类叶栅在变工况下的流场等马赫数云图及叶表马赫数分布,经分析获得了关于收缩、收缩-扩张叶栅在超跨音工况下激波结构主要差别的认识及激波附面层分离的基本判别准则,即激波前后压比达到1.4时附面层将发生分离. 展开更多

关键词 超跨音涡轮 激波结构 激波附面层干扰 数值模拟

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用高阶高精度WENO格式求解二维激波附面层干扰流场 被引量：1

14

作者 徐万武 王正华 +1 位作者 侯中喜 王承尧 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 2000年第2期20-24,共5页

采用时间相关法求解二维 Navier-Stokes方程 ,数值模拟二维平板层流附面层与激波干扰流场 ,给出了物面压力分布和应力分布。计算中 ,对流项空间导数的差分离散采用高阶高精度 WENO格式 ,时间方向采用具有 TVD性质的 Runge-Kutta方法 ,... 采用时间相关法求解二维 Navier-Stokes方程 ,数值模拟二维平板层流附面层与激波干扰流场 ,给出了物面压力分布和应力分布。计算中 ,对流项空间导数的差分离散采用高阶高精度 WENO格式 ,时间方向采用具有 TVD性质的 Runge-Kutta方法 ,粘性项采用二阶中心差分。所得压力分布和应力分布与国外实验结果吻合较好 ,计算实践表明高阶 WENO格式具有优异的性能 。 展开更多

关键词 WENO格式 超音速流场 激波附面层干扰流场

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阵列表面电弧激励控制激波附面层干扰机理

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作者 甘甜 王琼 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1683-1691,共9页

为了获得阵列表面电弧控制激波/附面层干扰不稳定性机理,开展了高频激励和低频激励的实验研究。综合运用高速纹影、动态压力等先进测试手段和分析方法,揭示阵列电弧等离子体激励的热效应和涡效应特性。结合流动显示和壁面动态压力脉动,... 为了获得阵列表面电弧控制激波/附面层干扰不稳定性机理,开展了高频激励和低频激励的实验研究。综合运用高速纹影、动态压力等先进测试手段和分析方法,揭示阵列电弧等离子体激励的热效应和涡效应特性。结合流动显示和壁面动态压力脉动,深度揭示了控制过程。更为关键的,因为高频激励模式下的激励器处于低功耗状态,这样可以提供稳定的控制效果。基于动态压力频谱分析,发现高频激励下低频不稳定性能量的占比降低12.2%。结合纹影显示,获得高频激励下的涡效应主导机制。 展开更多

关键词 激波附面层干扰 等离子体激励器列 热效应 涡效应 高频激励

原文传递

数值模拟二维喷管激波/湍流附面层干扰流动 被引量：7

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作者 王国庆 梁德旺 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期28-32,共5页

采用可压缩性修正两方程湍流模型 ,数值模拟了 3种不同波前马赫数的跨声速二维喷管内激波 /湍流附面层干扰流动 ,对流场中时均参数和脉动参数的计算结果与实验值进行了比较。结果表明可压缩性修正的两方程湍流模型准确地模拟了正激波 /... 采用可压缩性修正两方程湍流模型 ,数值模拟了 3种不同波前马赫数的跨声速二维喷管内激波 /湍流附面层干扰流动 ,对流场中时均参数和脉动参数的计算结果与实验值进行了比较。结果表明可压缩性修正的两方程湍流模型准确地模拟了正激波 /湍流附面层干扰流动的时均参数和脉动参数 ,无分离和有分离的激波/湍流附面层干扰流动的基本规律。 展开更多

关键词 可压流 激波边界层干扰 数值模拟 跨声速 二维喷管 激波/湍流附面层干扰流动

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