基于高焓风洞喷管/试验段/试验模型一体化数值模拟的思路,通过数值求解三维热化学非平衡Navier-Stokes方程,开展了JF-10高焓激波风洞典型运行状态下流场的数值模拟,分析了喷管出口及试验段流场的非均匀性,研究了不同模型位置和攻角等试验条件下,不同数值模拟方法对试验模型气动力/热特性的影响规律。研究表明:1)由于喷管的扩张效应,喷管出口及试验段流场存在一定的非均匀性,在一些情况下,试验模型的流场特性可能会受到影响;2)与传统的将喷管和试验段模型流场解耦的数值模拟方法相比,采用一体化数值模拟考虑了喷管出口气体的扩张特性,可以提高高焓风洞流场数值模拟精度;3)解耦方法与一体化计算方法的差别大小受模型位置、攻角等多种因素影响,试验模型距喷管出口距离和模型攻角越大,解耦方法造成的误差越明显。基于一体化数值模拟的思想,...

在仿鸟扑翼飞行器的设计中,扑翼的气动特性分析对样机的制作、试飞和控制有重大影响。分析了鸟类扑翼飞行扑动特点,给出了一种简易"挥拍-扭转-弯曲折叠"多自由度运动模型,利用XFlow软件在低雷诺数非定常流场情况下对多自由度扑翼飞行器进行三维数值仿真模拟,求解在扑翼扑动作用下的周围绕流空气的流场特性,分析飞行器扑翼截面形状、扑动频率和来流速度对流场的影响。给出的仿真结果可以对扑翼飞行器的研制和改进提供理论和技术支持。

折叠方式对折叠翼的气动特性及展开特性有重要影响。对对称折叠、顺向折叠方式下折叠翼的气动特性及展开运动过程分别进行了数值模拟仿真和动力学仿真,比较了折叠方式对折叠翼气动特性、展开运动特性的影响,并分析其影响机制。计算结果表明,相对状态下,与对称折叠时相比,顺向折叠时,下折叠翼所受气动力减小,上折叠翼略有增大,导致负攻角情况下顺向折叠时,下折叠翼展开时间增加,展开同步性增强;正攻角情况下下折叠翼展开时间减小,展开同步性减弱。侧滑状态下,两种折叠方式下折叠翼展开时间基本相当,由于背风侧下折叠翼展开时间减小,导致顺向折叠时折叠翼展开的同步性有所减弱。同时,在小展开角度下,顺向折叠时全弹纵向静稳定性有所提高。

位于强台风区域的桥梁抗风分析是结构安全保障的一个重要步骤,而桥梁主梁外形会对其气动力和颤振稳定性产生较大影响。新津河五塔斜拉桥位于中国南部沿海地区-汕北,其主梁断面是在典型斜腹板箱梁(简称“T”形箱梁)的下腹两侧分别增加了悬挑板(简称“I”形箱梁)以作为人行和非机动车道,目前对此类主梁的气动性能研究较少。因此,基于CFD进行“T”形和“I”形2种悬挑翼板箱梁的数值模拟计算,比较分析2种形状箱梁在不同攻角下的三分力系数、压力分布特性和升力系数功率谱,为抖振分析和涡振评价提供支撑。同时,基于Scanlan颤振自激力模型,运用fluent动网格技术和强迫振动法,并通过最小二乘法识别2种主梁断面的8个颤振导数,然后基于Scanlan二维颤振理论获得了2种主梁截面的颤振临界风速。结果表明“I”和“T”截面的阻力系数随攻角变化较小,整...

为探索立面变化对圆角弧边三角形超高层建筑气动力特性的影响,采用风洞试验方法对6种立面收缩形式的建筑物进行了表面风压测试,研究了不同立面收缩形式、不同地貌和风向角情况下建筑三分力系数、横风向弯矩系数功率谱以及层脉动升力系数功率谱的变化特性。结果显示锥度化和同向退台均可有效降低平均阻力系数、平均升力系数以及脉动升力系数,且降幅随锥度增大而增大,相比之下退台的效果更佳;两种退台旋转可更大程度减小三个平均分力系数和脉动阻力系数,并改变脉动升力系数和脉动扭矩系数峰值所对应的风向范围。随着锥度增大,横风向弯矩系数功率谱峰值频率右移,谱峰降低,采用退台则影响程度更大。退台旋转会使功率谱部分频段的能量明显超过同向退台情况,因为当旋转部分圆角迎风时,在两侧风弧面上加速的气流可对上方相邻退台...

回顾了输电线雨凇覆冰过程与典型舞动特性研究的历史与现状,首先着重分析了风速、环境温度、空气中过冷水含量、水滴直径、导线传输电流、水膜厚度等6个关键因素对雨凇覆冰过程的影响;其次,介绍了试验观测,数值仿真2种研究方法,并从热力学、流体力学和电场3个方面讨论了输电线雨凇覆冰的机理;再次,论述了输电线雨凇覆冰典型的新月形和扇形二种覆冰截面,从风攻角变化、覆冰厚度、湍流强度和平均气流速度4个方面分析了输电线雨凇覆冰的气动力特性;并把输电线雨凇覆冰过程分为输电线表面仅有水膜、输电线表面薄覆冰和输电线表面冰层较厚3个阶段,依次阐述了类斜拉索式风雨激振机理、涡流诱导振动机理、输电线覆冰舞动经典理论和输电线覆冰舞动的其他理论;然后从风速、水膜流动以及导线运动形态3个方面,分析了输电线雨凇覆冰与机...

工程中存在大量的圆形断面细长结构,其常在强风下发生大幅振动,在细长圆柱的风荷载测试中,由于风洞尺寸的限制,常常采用不同长细比的试验模型进行测试,因此长细比是影响该类结构气动力测试结果的重要试验参数之一。采用刚性模型测压风洞试验,对亚临界、临界区及超临界区不同长细比圆形断面柱体中心局部气动力及风压分布随长细比的变化规律进行分析。结果表明:对于采用4倍直径端板的有限长度圆柱模型,跨中气动力特性随着长细比的变化规律并不连续,在亚临界区,当长细比小于等于9时,跨中的气动力结果受长细比的影响较大,与二维圆柱试验结果有较大差异;在临界区,跨中的气动力试验结果受长细比的影响相对较小,并呈现较强的三维特性,若圆柱一侧出现稳定的单分离泡区域,其长细比应大于11;进入超临界区后,当长细比小于等于9时,圆柱的流动...

为了研究包括圆柱体和正多边形的二维细长柱体的气动力特性,对具有5种不同表面粗糙度的圆柱体和4种正多边形(12、16、20、24)柱体进行了风洞模型测力试验。对于圆柱体,分析了雷诺数和表面粗糙度对其气动力特性影响规律;对于正多边形柱体,分析了雷诺数、风攻角以及正多边形边数对其气动力特性影响规律。结果表明:圆柱体表面粗糙度对气动力特性具有明显影响,随着粗糙度增大,阻力系数减小,雷诺数效应减弱;在特定风攻角下,各正多边形柱体气动力系数随雷诺数均变化不大;在试验雷诺数范围内,正多边形柱体的气动力系数随风攻角变化不大;就整体趋势而言,正多边形柱体随着边数增加平均阻力系数减小,平均升力系数增加。

通过比较分析法研究AGARD-B标模在BIA的FD-07风洞中气动力测量数据与其它高超声速风洞设备测量结果的相互关联。其目的，既可以综合鉴定FD-07风洞的流场性能和测试水平，也可以从另外意义上为数值方法的程序校验提供必要的技术支持。结果表明，在Ma=4.94-7.96范围内，所测得AGARD-B标模的力、力矩和压心位置，不仅随Ma和α的变化趋势与其它风洞一致，而且其变化量比较接近于各风洞测力数据拟合的逼近曲线。

通过对细长拱柱旋成体大迎角绕流不同截面测压结果分析,探讨了绕流Re数对非对称涡结构和气动特性的影响,得出Re数不仅影响分离线位置和绕流流态结构,而且影响边界层的绕流特征及其分离涡的强度,非对称性的出现与细长体两侧边界层的绕流特征和分离涡的强度不等存在密切的关系.特别是在同种流态下,两侧边界层的绕流特征和分离涡强度不等是造成侧向力的主要原因;在两侧不同的流态下,转捩不对称是产生大侧向力的主要原因.