方形截面柱体的圆角化处理是常用的流动控制方法,但其流场作用机理尚未被澄清.采用大涡模拟方法,在雷诺数为2.2×104时,考虑风攻角的影响,对均匀流作用下的标准方柱和圆角方柱的气动性能和流场特性进行了研究,定量分析了圆角化气动措施和风攻角变化对分离泡特性的影响规律,从流场角度澄清了圆角化气动措施对方柱气动性能的影响机理.研究表明:与标准方柱相比,圆角方柱的表面风压、气动力和涡脱强度呈整体下降的趋势,但圆角方柱的斯特劳哈尔数更高;圆角方柱的"分离泡流态"发生在更小的风攻角范围内,分离泡的出现会进一步造成方柱的尾流变窄,涡脱强度减弱;随着风攻角的增大,分离泡的长度会逐渐减小直至消失,分离泡的中心会逐渐向方柱前角(迎风向)和方柱壁面移动;与标准方柱相比,圆角方柱的气流发生初次分离的位置向下游移动,分离后的......

为解决传统镜面后视镜对整车气动噪声和气动阻力影响较大的问题,基于计算流体动力学(CFD)利用SSTκ-ω湍流模型仿真的方法对一种汽车电子后视镜进行气动特性分析。在模拟的气流以27.78m/s的速度流动的风洞实验中,后视镜尾流区域的流场中存在低压区并形成低速层,随着气流的不断运动,低速层中涡流中心轨迹线开始均匀发散,未产生激烈的湍流。由于后视镜前部静压力高于后部,于是产生压差阻力。通过分析可知,低压区和低速层对整车气动特性影响较低。该电子后视镜相对于传统镜面后视镜在降低整车气动噪声和气动阻力方面优势明显。

采用通用CFD工程分析软件,对高速列车突入有间缝式开口缓冲结构的隧道的空气动力学特性进行三维数值模拟。分析间缝式单、双开口缓冲结构的最优结构形式,采用模型试验和现场测试方法,对数值分析结果进行比较验证。研究结果显示:与常规既有的缓冲结构相比,间缝式开口缓冲结构对压力梯度的降低效率更高,经济性更好。从控制隧道出口微气压波的需要,提出应综合考虑单位米长降低率与总降低率,来选择缓冲结构的形式及参数。

针对三轴温箱转台气动旋转节头设计要求,根据动密封原理对气动旋转接头进行设计,实现了在高速转动下低温气体的无油润滑旋转密封。经过一系列仿真分析,该结构在可靠性、环境适应性上均满足相关要求。

基于给定催化效率的方法,发展了包含离子组分的有限催化边界条件,并结合多组分化学非平衡N-S方程数值求解,建立了有限催化条件下的高超声速飞行器气动热环境计算方法。采用不同催化效率对返回舱外形典型再入工况气动热环境开展了计算分析,研究了壁面有限催化对该返回舱气动热环境的影响规律。结果表明:壁面催化效率对返回舱气动加热影响显著,采用低催化效率壁面材料可有效缓和返回舱气动热环境;扩散热流相对传导热流对壁面催化效率更加敏感,是影响气动热的主要机制,但热流并不随催化效率增加而线性增大;壁面有限催化对气动热的影响不仅与壁面材料催化效率有关,也与流场离解电离程度、壁面密度、温度等当地流动参数相关。

由于风机模拟器(wind turbine simulator,WTS)一般采用简化气动模型(即Cp-λ-β曲面)模拟风轮的气动特性。这不仅会影响气动转矩的计算准确性,而且无法再现大型风机具有的气动-弹性耦合特性。为此,针对美国国家可再生能源实验室(NREL)开发的开源风机仿真软件FAST(fatigue,aerodynamics,structures,and turbulence),剖析了其运行原理和程序结构,在此基础上将FAST中的气动计算代码提取、封装,并结合WTS的实测转速信号,在WTS上实现了基于FAST代码的风轮气动-弹性耦合模拟。这使得WTS能够更加逼真地输出风轮气动转矩,而且可以提供更丰富的气动载荷数据。NREL CART-3600 k W风机的动模实验表明,移植FAST代码的WTS能够实现更真实、全面的气动模拟效果。

基于三维非定常不可压雷诺时均N-S方程和Realizable k-ε湍流模型,采用滑移网格对大风环境下高速列车从静止匀加速到200km/h的非定常气动性能进行模拟。将列车匀速运行的非定常气动力系数的均方根值与风洞试验结果对比,两者规律吻合,幅值差小于10%。结果表明:在15 m/s的横风下,列车匀加速的不同时刻,头、尾车和车辆连接处压力波动明显,当列车运行速度与风速大小相等时,压力波动最大;气动力系数的变化率随车速与风速比值的增大而迅速减小;列车以不同的加速度运行时,相同车速受到的气动载荷相等,但随加速度的增加,侧向力、阻力、倾覆力矩的变化率不断增大,将导致短时间内高速列车气动载荷的变化增大。

半转翼是一种以转动式扑动替代摆动式扑动的新型类扑翼仿生飞行系统。为了探索半转翼悬停状态下气动特性影响规律,在介绍半转翼工作原理的基础上,给出了升力测试装置方案及其测试计算模型,分别从翼片布局、翼片材料特性对气动特性的影响展开实验研究。实验结果表明:左右对称布置的翼片运动后产生的流场相互干扰,导致双翼式半转翼平均升力系数小于单翼式半转翼;柔性翼片平均升力系数一般比刚性翼片大;在合适松弛度范围内,柔性翼片平均升力随松弛度增加而增大。研究结果揭示了半转翼悬停状态下的气动特性。

桥梁断面的气动导纳,除了利用风洞试验直接识别外,Scanlan通过假定Wagner函数和Kussner函数等效提出了利用颤振导数表示的气动导纳关系式,Hatanaka等提出利用"等效"的Theodorsen函数表示的气动导纳。这两种方法虽然简化了气动导纳的识别,但是在逻辑上都存在问题。本文利用风洞试验,识别了平板断面和长宽比为4的矩形断面的颤振导数和气动导纳函数。通过比较识别的气动导纳与利用上述两种方法计算的气动导纳,验证了这两种方法的不合理性。研究结果表明:通过等效的阶跃函数推导的气动导纳函数,因为忽略了高阶运动模式,所以导致识别的气动导纳随着折算频率的增加,与试验直接识别的气动导纳的差距逐渐增大,并最终趋向于一个极限值;这种方法仅在脉动风波长远大于断面特征长度时是适用的;根据等效的Theodorsen函数表示的气动导纳函数,在低频范围内也......

采用剪切应力输送(SST)κ-ω(湍动能-比耗散率)湍流模型对标准25°Ahmed模型进行基于计算流体力学(CFD)数值模拟的稳态射流减阻研究.在模型尾部设置射流孔,分别探究各位置处射流孔的孔径、到边线的距离、形状、射流速度和角度的最佳值,分析不同射流状态对流场结构、总阻力系数及局部阻力系数的影响.仿真的基本工况与风洞实验数据一致性很好,验证所采用数值方法的准确性和可靠性.研究结果表明,与未设置射流孔的模型相比,设置射流方案的模型尾流结构得以改善,纵向涡得以抑制,同时其阻力系数明显降低.单独位置布置射流孔方案中在斜面上方进行射流时,阻力系数最低,为0.252 2,减阻率为11.3%.通过正交试验获得最佳组合方案得到阻力系数0.246 7,减阻率达13.23%.