自然风与汽车会车工况的耦合会恶化汽车外流场,导致汽车所受气动力的变化.因此,对侧风下会车的气动特性研究具有一定的现实意义.本文采用滑移网格技术对侧风下等速会车的气动特性进行了数值分析.数值结果表明:由于气动干扰,侧风下会车的两车气动阻力和侧向力均产生了复杂的变化,对侧向力的影响更加剧烈.简化的二维数值模拟与真实的会车会有一定的偏差,但仍可为后续的真实车体会车的气动分析提供参考.

随着高速公路和智能交通系统的快速发展,开展汽车队列行驶的气动特性研究具有重要意义.本文对等间距的3车队列行驶的气动特性进行了数值模拟,并研究了车间距对其气动特性的影响.模拟结果表明:相比单车行驶情形,3车队列行驶的各车均有一定的减阻效果,其中尤以中间车和尾部车的更显著.简化的二维数值分析虽然忽略了车底部以及顶部的气流流动,但仍可为后续的真实车体绕流流动分析提供借鉴和参考.

为研究分离式三箱梁气动力特性和主梁-列车系统的气动干扰效应,基于风洞试验对比分析了直线型腹板及圆形腹板以及附属设施对主梁断面三分力系数的影响,进一步研究了不同腹板形式主梁气动力的雷诺数效应,同时讨论了列车与主梁间的气动干扰效应。结果表明分离式三箱梁的阻力系数随风攻角的变化趋势与分离式双箱梁十分接近,即先减小后增大,且拐点大约在风攻角为-2°到0°之间。腹板形状对分离式三箱梁的三分力系数影响很小,而风屏障等附属设施和气动措施的影响较大。在试验雷诺数范围内,两种腹板形式的分离式三箱梁施工期裸梁断面均存在明显雷诺数效应,但两者有明显区别直线型腹板主梁的阻力系数对雷诺数变化较为敏感,升力系数和力矩系数则不敏感;而圆形倒角腹板主梁的阻力系数和力矩系数均对雷诺数的变化较为敏感。列车与分离...

为了研究列车与分离式三箱梁之间的气动干扰,进行了一系列风洞试验,重点研究了气动干扰对主梁和列车的三分力系数及主梁涡振性能的影响。采用列车和主梁的节段模型进行静力三分力测试和涡振试验。结果表明分离式三箱梁与列车之间存在显著的气动干扰效应。当单列车存在时,列车和主梁之间的相对水平位置对主梁的三分力系数影响不大。当双列车会车时,主梁的阻力系数较无列车和单列车时显著减小,且背风侧列车受到的气动力先突降后陡增,气动力的剧烈波动会引起列车的振动,对行车安全及舒适性不利。停靠在主梁上的列车对分离式三箱梁的涡振性能产生不利影响,会引起分离式三箱梁新的竖向涡振,且当列车位于迎风侧轨道上时,主梁扭转涡振振幅显著增加。

针对多级航天器级间分离研究的地面试验需求,在高速风洞中发展了能够同时模拟前、后级运动的级间分离试验技术。利用风洞的上、下迎角机构,配置电机、传动系统和控制系统,建立了可变迎角和x向位移的上驱动机构,以及可变迎角、x向位移和y向位移的下驱动机构。分别将多级航天器的前、后级模型及测力天平与风洞上、下驱动机构连接,在级间分离计算机控制下,可开展前级迎角、后级迎角、前后级x向和y向相对位置协同模拟的轨迹模拟试验。调试和应用结果表明上驱动机构可实现迎角–15°~15°、x向0~200 mm范围内的受控运动;下驱动机构可实现迎角–11°~49°、x向0~680 mm、y向0~507 mm范围内的受控运动;系统可用于常规测力试验、投放试验、网格测力试验和轨迹捕获试验。

为研究高压捕获翼布局在亚跨超条件下的流动特性,选取圆锥-圆台机体组合捕获翼概念构型,在马赫数0.3~3速域范围内,选取典型状态点,采用数值模拟在0°攻角条件下进行了计算和分析.结果表明,在整个速域范围内,由于机体与捕获翼在对称面附近的垂向距离最小,因此二者之间的气动干扰最为明显,且沿展向逐渐减弱.同时,随马赫数增大,机体与捕获翼间的流场结构明显不同,具体表现为当Ma<0.5时,未出现流动分离现象,当Ma>0.5时,机体后段开始出现明显的流动分离,由于捕获翼与机体形成先收缩后扩张的等效通道,捕获翼下表面和机体上表面的压力均先减小后增大;进入跨声速速域后,在捕获翼的影响下,流动分离更加明显,机体与捕获翼之间开始出现激波,并且与分离区相互作用,同时出现激波串,捕获翼下表面产生明显的压力波动现象, Ma=1.5时,通道内激波位置基本到...

针对防空反导拦截导弹拦截高突防能力目标的需求,研究了格栅翼与直接力控制结合使用的创新型导弹布局的气动性能。使用计算流体力学(CFD)方法计算了新型布局在不同姿轨控组合喷流时的气动干扰特性,对比研究了典型设计点的无喷、单喷口喷流、组合喷流的全弹主要气动分量和部件气动力。研究结果表明格栅翼应用于高空高速的弹道末端时,格栅内部不会出现壅塞现象;组合喷流的姿轨控可解耦,在气动力数学模型建模时可以主要针对轨控的气动干扰量进行建模,从而极大的简化气动数学模型,减少型号研制成本。研究结论可推广到一般的在弹道末端纯直接力控制的布局气动力数学建模中。

采用基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程的CFD方法和运动嵌套网格技术,建立了共轴刚性旋翼/机身气动干扰分析方法,并采用风洞试验数据进行了验证。计算分析了不同总距下共轴刚性旋翼与机身间的气动干扰特性。结果表明,随总距增加,旋翼拉力逐渐增大,但由于旋翼和机身的相互干扰现象,旋翼和机身的拉力总和降低。这是由于受旋翼下洗流影响,机身会产生较大的呈四阶变化负升力,导致总拉力降低。此外还发现,在机身干扰作用下旋翼非定常拉力峰值显著增大,桨盘平面诱导速度分布更加不均。

为探讨后置螺旋桨对双尾撑无人机的干扰情况,采用非结构网格模型,并使用k-ωSST湍流模型和旋转坐标系进行气动数值模拟。计算结果表明,由于螺旋桨滑流影响了平尾流场,导致双尾撑无人机阻力系数增加,螺旋桨距前机身越近,阻力系数增加越明显;由于双尾撑无人机前机身对螺旋桨起到了遮蔽作用,螺旋桨的推力和扭矩明显增大。螺旋桨距离前机身越近,推力和扭矩增大越明显。

两级入轨空天飞行器(TSTO)并联级间分离存在复杂的气动干扰现象,理解气动干扰特性对分离安全性设计和评估具有重要意义。本文在Φ0.5 m高超声速风洞中开展了基于压敏漆(PSP)与温敏漆(TSP)试验技术的级间气动干扰特性研究,解决了有遮挡条件下的压敏漆与温敏漆测量难题,获得了马赫数6条件下不同级间距的高分辨率大面积连续压力和温度分布特性。研究表明轨道级头部激波直接入射至助推级壁面,与边界层相互干扰,诱导流动分离;入射激波与分离激波在级间区域会产生多次反射,形成三维复杂波系结构;随着分离距离增大,级间流场呈现从缝隙流到小通道流再到大通道流的流动特征,级间高压高温干扰区则呈现从前往后移动且峰值减弱的特点,这也是改变两级气动力/力矩特性、影响分离过程中两级位姿变化的主要因素。