以NACA0012翼型为研究对象,采用Transition SST湍流模型和Simple算法模拟了高雷诺数下吸气控制对翼型失速特性的影响。设计了4种吸气策略,详细探讨了不同吸气策略对翼型动态失速的影响,并对比其所需能耗。结果表明在相同动量系数下吸气控制对动态失速涡的抑制明显优于喷气控制;与喷气控制相比,采用吸气控制后翼型的平均升力系数可提高13%以上,平均阻力系数可降低80%;当采用开口向下的Sin函数策略时,翼型的等效升阻比最大。

为了探究不同形式的风挡对高速列车气动性能的影响,运用数值模拟的方法,采用三维、定常、可压缩雷诺时均方程和κ~ε两方程湍流模型,对配备了3种不同形式风挡(仅具内风挡、内风挡+半开放式外风挡、内风挡+全封闭式外风挡)的3辆编组的CRH380A型高速列车的气动性能从气动阻力和气动升力两个方面进行了研究。研究表明,采用不同形式风挡的高速列车的气动阻力系数仅具内风挡工况>内风挡+半开放式外风挡工况>内风挡+全封闭式外风挡工况,可见采用内风挡+全封闭式外风挡有利于减小高速列车在运行过程中的气动阻力;当列车运行速度低于350 km/h时,采用不同形式风挡的高速列车的气动升力系数内风挡+全封闭式外风挡工况>仅具内风挡工况>内风挡+半开放式外风挡工况;仅具内风挡时,头车和尾车升力系数的绝对值较大,增加外风挡后头尾车升力状况有所改......

为了研究不同形式风挡的高速列车在明线运行时的气动噪声,给3辆编组的高速列车模型分别配备3种不同形式的风挡(仅具内风挡、内风挡+半开放式外风挡、内风挡+全封闭式外风挡),运用大涡模拟的方法,对流场进行瞬态计算并获得列车表面动态压力,经傅里叶变换后,对整车及风挡局部的偶极子声源进行频谱分析。研究表明,不同速度下的高速列车表面统计平均A计权声压级频谱曲线基本平行,声压级随着高速列车运行速度的提高而增加,其高频段和低频段声压级较小,在200~1000 Hz之间较高,形成了一个宽频段;与整车表面相比,风挡局部表面偶极子声源的平均A计权声压级明显更高,低频段增加也非常明显,宽频区域也更大,说明风挡局部是全车主要噪声来源之一;3种风挡局部噪声由大到小顺序为仅具内风挡>内风挡+半开放式外风挡>内风挡+全封闭式外风挡,即内风挡+......

为了获得共轴双旋翼的最佳气动性能,对不同旋翼间距比的共轴双旋翼无人机进行了试验和数值模拟。首先,对共轴双旋翼的气动性能参数进行了理论分析。然后,构造共轴双旋翼模型进行数值模拟,并通过自行设计的试验获得了升力和功率。同时,将试验获得的升力和功耗转化为功率载荷和悬停效率进行气动分析。最后,结合试验和仿真结果表明,工作转速2 200 r/min下,与i=0.75在相比,当间距比i=0.385时,功率载荷提高了1.5%,总效率提高了大约5.64%。该间距比下的气动性能较好,可以作为共轴旋翼无人机的最佳气动布局。

对大型双吸双支撑离心风机Y6-2x31NO18F整机进行数值模拟计算,拟探讨3种不同叶片型式(直线叶片、圆弧叶片、对数螺旋叶片)对其性能的影响。研究结果表明在不改变原风机的蜗壳、进气箱和进风口的前提下只改变叶片型式,对数螺旋叶片全压效率和圆弧叶片比原直线叶片均得到提高;对数螺旋叶片叶轮性能优越的重要原因是气流从叶轮进口到出口的流速逐渐减小,到达叶轮出口的气流速度最小,显著改善了叶片出口流动分离现象,从而降低了叶轮出口的流动损失。

本文以某小型大涵道比涡扇发动机静子叶片为研究对象,采用数值模拟的方法探究不同结构的悬臂静叶对静叶流场以及流动损失。研究结果表明前掠结构会增加泄漏流与流道内其余低能流体发生掺混的可能性,但不会降低悬臂静叶的总压损失。后掠结构和弯造型对于悬臂静叶的气动性能无明显优化作用。

基于对旋通风机的关键叶片结构,采用有限元分析的方式对不同的翼型结构性能进行分析。分析认为,NACA翼型结构产生的涡流较小,气动性能要优于LS翼型结构。对NACA翼型结构的静力学特性进行进一步的分析,发现NACA翼型的应力及变形量较小,对通风机的性能起到优化的作用,可以提高通风机的稳定性,保证矿井的通风安全。

桨涡干扰噪声是直升机气动噪声主要组成之一,为了正确预测和降低直升机噪声,必须开展气动噪声相关物理参数研究。在对声场进行计算流体力学(CFD)直接数值模拟的基础上,分析了不同厚度和来流马赫数下二维平行桨涡干扰噪声传播特性和声源位置,分析了翼型厚度和来流马赫数对桨涡干扰噪声的影响,并得到了可压缩情况下远场声压预测公式。研究表明,低马赫数下,翼型厚度对噪声指向性影响不大,高马赫数下,翼型厚度对噪声指向性影响程度增大;噪声强弱主要随来流马赫数变化,翼型厚度对其影响较小;翼型厚度和来流马赫数变化不会改变声源点位置。开展不同翼型厚度和来流马赫数下的桨涡干扰噪声分析可以为进一步了解并控制直升机桨涡干扰噪声提供一定的参考。

目前,高速铁路提速面临着轮轨粘着、空气阻力、气动噪声和横风失稳等挑战,将磁悬浮与封闭的低真空管道结合可以极大的突破地面轨道交通的速度极限。然而磁浮列车运行在管道内部,类似活塞运动,会使管道内部的流场更为复杂,气动热问题会更加显著。本文基于三维、定常、可压缩的雷诺平均Navier-Stokes方程和SST k-ω两方程湍流模型以及风洞模型中气流相对于列车运动的原理模拟了高速磁浮列车在管道中的运动。通过数值计算,探究了磁浮列车以1000 km/h速度运行在初始气压为0.1 atm的管道内,不同阻塞比对管道内气动热环境、列车气动力以及流场结构的影响。分析结果随着阻塞比增加,总阻力增加,列车车身表面温升逐渐增大;在列车头部驻点处出现较高的温度,且头部的温度变化较大,列车尾部处于低温区,其表面的温度较低,列车表面的最低温度出现在尾......

新型高速飞行器返回再入及在大气层内飞行的过程中面临多样化的气动加热环境,材料工艺的改进和多组分的添加使材料高温热响应特性变得更加复杂,并呈现多尺度特性.文章从飞行热环境、材料工艺特征和细微观响应等方面对材料防热机理和建模方法进行了阐述,对不同类型飞行器热环境特征与防热建模难点进行了分析,对各类防热材料工艺与热响应特点进行了总结,提出了防热建模分析中需要重点关注的几类问题并给出了典型的应用案例,最后重点介绍了基于微观的组分高温热物性预示方法和材料优化设计的案例与验证方法,以期对新型飞行器的防热设计有所助益.