气动特性

摘要： 为了研究正、余弦控制式鸭舵对旋转导弹气动特性的影响,在CFD软件中采用嵌套网格方法模拟导弹的旋转和鸭舵的偏转.在与风洞试验结果进行对比,验证了数值模拟准确性基础之上,对不同转速、迎角、马赫数下正、余弦控制方式旋转导弹的气动特性进行数值模拟,得出如下结论:当采用相同最大舵偏角时,导弹进行正、余弦控制时其法向力系数要比静态条件下小,其侧向力系数和偏航力矩系数要比静态条件下大;导弹进行正、余弦控制时的偏航力矩系数大小要比不控时小;转速的变化对全弹法向力、侧向力特性以及鸭舵提供的法向力影响相对较小;亚声速条件下导弹的侧向力系数和偏航力矩系数数值比超声速条件下大;导弹做锥进运动时,合成迎角Г的变化对周期平均升力系数和侧向力系数影响较小,Г的变大会使周期平均偏航力系数、周期平均阻力系数数值变大;旋转效应是正、余弦控制方式旋转导弹产生侧向力的原因,并且鸭舵、尾翼产生的侧向力占主导地位.

摘要： 基于三维定常不可压的黏性流场N-S及k-ε双方程模型,采用计算流体动力学方法对不同风向角强侧风作用下带制动风翼板高速列车及风翼板表面时均压力分布规律、周围时均流动结构及瞬态流动结构等气动效应进行了数值模拟.初步研究结果表明:强侧风影响下,列车外围流场结构复杂多变,随着风向角在0°~180°内逐渐增大,头车首排制动风翼板前后形成的高压区和低压区、头车司机室上方形成的低压区、尾车司机室与车身连接处形成的低压区及车顶形成的低压区影响范围呈先扩大后逐渐缩小的变化趋势;同时随着风向角的逐渐增大,列车头车和尾车鼻尖处形成的高压区域影响范围逐渐变小、减弱.

摘要： 基于CAMRADII对HART Ⅱ模型旋翼,开展了大前进比旋翼气动特性数值模拟。以HART Ⅱ模型旋翼为研究对象,建立一个大前进比旋翼计算模型,并将计算值与试验数据进行对比验证。在此基础上,针对HART Ⅱ模型旋翼在大前进比下的气动特性开展计算研究,分析了旋翼性能、旋翼功率和旋翼载荷在不同总距、不同前进比下的变化规律。计算结果表明:在相同总距下,旋翼拉力随前进比的增大而减小;在相同拉力下,旋翼升阻比随前进比的增大先增大后减小;在相同拉力下,旋翼诱导功率和型阻功率之和随前进比的增大而增大;在r/R=0.91截面处,前行侧产生负升力,随着前进比的增大负升力越大,后行侧产生的升力随着前进比的增大产生的升力越小。

摘要： 降雨对高速列车的作用力包括气动力和雨滴对列车的冲击力两部分,以往的研究侧重降雨对高速列车气动特性的影响,本文对这两部分都进行了研究:基于Marshall-Palmer雨滴谱,采用Euler-Lagrange方法建立降雨环境下高速列车空气动力学模型,研究降雨对高速列车流场特性及气动力特性的影响;基于能量守恒方法推导雨滴对列车的冲击力计算公式,分析作用于列车的雨载荷特性。研究表明,车速相同时,头车的纵向雨载荷系数、垂向雨载荷系数、气动阻力系数及气动升力系数均随降雨强度的增大而增大;降雨强度相同时,头车纵向雨载荷系数、垂向雨载荷系数、气动阻力系数及气动升力系数均随车速的增大而减小。

摘要： 针对尾翼结构对大长径比火箭弹外流场的影响,建立3种翼型火箭弹的3维简化模型。在保证3种尾翼都能折叠到弹径尺寸的前提下,对3种翼型火箭弹进行数值模拟,分析对比不同尾翼结构尾翼火箭弹的气动特性差异,并验证了文中所采用数值计算方法的可行性。结果表明:增加卷弧翼数量会使弹箭的阻力系数增加,并使俯仰力矩系数增大,弹箭的稳定性提高;相同尾翼数量的卷弧翼比平板尾翼的升力系数高,飞行过程中卷弧翼能产生更大的升力;平板尾翼的侧向力矩系数绝对值比卷弧翼低。

摘要： 为研究三主桁断面车-桥组合系统的气动特性。以某大跨度斜拉桥为工程背景,采用节段模型风洞试验,通过开发的车-桥气动力同步测试装置对车-桥组合状态下各自的气动力进行测试,研究了线路位置、双车交会间距、风攻角等因素对车-桥系统气动特性的影响,分析紊流来流对车-桥气动特性的影响,并讨论列车气动导纳的特征。结果表明:由于绕流剪切层的影响,靠近迎风侧车辆阻力系数大于其他线路,线路2上列车的升力系数最大;双车交会时,背风侧车辆的阻力系数和升力系数随交会间距的增大而增大;受桁架自身绕流的影响,紊流来流对列车气动力功率谱影响较小;阻力和升力的气动导纳随折减频率呈现先增后减的趋势。

摘要： 通过数值计算研究,分析了单锯齿喷管出口对涡扇发动机排气系统球面收敛二元喷管气动及红外辐射特性的影响。在本文的研究参数范围内,研究结果表明:与基准喷管相比,锯齿的使用均会引起推力系数下降,同时90°齿顶角锯齿会引起更大推力系数降低;锯齿喷管出口尾迹与基准喷管相比,速度核心区扩大引起速度衰减更为迅速。锯齿对主要水平方向喷管中心向两侧15°方向内尾迹红外辐射强度产生影响。无偏转的锯齿喷管在水平方向上总体红外辐射与基准喷管强度接近,锯齿作用体现在喷管偏转时。20°矢量偏转时,水平方向90°探测角位置60°顶角锯齿喷管下降95%,90°和120°顶角则分别降低25.6%和12.3%。

摘要： 为研究高雷诺数Re=19000下宽高比临界值R=0.62时矩形柱流场及气动特性,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamic,CFD)方法,采用基于动态亚格子模型的大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)对均匀来流下绕流情况进行仿真计算。首先进行网格无关性验证,并针对基于时间积分的平均积分分量对比,验证了计算准确性;接着分析了矩形柱表面压力系数分布,及中心线速度分布,并在此基础上分析其气动特性;然后对柱体后不同位置速度及其脉动值分布进行尾流场特性分析;同时,还针对LES模型的二维和三维结果,进行对比分析,说明其在气动力和流场特性间的差异,并为工程应用和计算提供意见和参考。

摘要： 建立不同模型尺度的高速列车气动噪声数值计算模型,利用改进的延迟分离涡模拟方法(IDDES)和FW-H声学模型对高速列车近场流场和远场噪声进行数值模拟。通过风洞试验验证了本文数值计算方法的合理性。对比分析不同模型尺度下高速列车的气动力、流场结构、表面压力脉动以及远场噪声。结果表明:模型尺度对高速列车的气动行为和声学行为具有明显影响。随着模型尺度的减小,高速列车的气动阻力系数逐渐增大,模型尺度从1∶1减小到1∶8时,阻力系数增加11.3%。模型尺度对列车黏性阻力系数和尾车分离的尾流高度影响较大,但不改变列车表面压力分布规律和车体表面边界层的发展规律。列车表面压力具有明显的非定常性,随着模型尺度的减小,脉动压力的振荡程度减弱。模型尺度的变化未改变高速列车在远场纵向和横向上的传播特性,随着模型尺度的减小,对应噪声测点处的声压级逐渐减小。高速列车远场噪声没有明显的主频特性,能量分布在较宽的低中频率范围内,模型尺度不改变高速列车远场噪声的宽频特性。

摘要： 仿生扑翼飞行器的设计灵感来源于自然界中的鸟类、昆虫和蝙蝠的飞行模式,通过机翼的主动运动来产生飞行所需要的升力和推力.仿生扑翼飞行器具有隐蔽性好、机动性强等优点,成为近年来国内外飞行器研究的重点.但是仿生扑翼飞行器研究涉及到低雷诺数、非定常空气动力学等问题,与常规固定翼飞行器有很大的不同.仿生扑翼飞行器的研究方法一般分三种:气动计算、风洞实验和外场试飞.气动计算方面,非定常气动设计优化理论与方法目前仍存在不足;外场试飞的方法无法精确测量出飞行器复杂的气动力,难以对飞行器进行定量分析研究;风洞实验由于可以模拟飞行时的真实情况,获得的数据较为真实可靠,且可以定量分析研究,成为目前研究仿生扑翼飞行器非常有效的方法.国内外研究人员利用风洞进行了大量针对仿生扑翼飞行器的实验研究.在介绍了风洞组成和分类的基础上,详细阐述了仿鸟和仿昆虫扑翼飞行器风洞实验的研究现状,最后对仿生扑翼飞行器风洞实验未来可能的研究方向给出了建议.

摘要： 采用基于OpenFOAM开源类库开发的ALMwindFarmFoam求解器,结合致动线模型与大涡模拟方法对动态入流下NREL5MW风机的气动特性进行数值模拟,研究在改进的转矩控制和PI变桨控制作用下,风力机的转速、转矩、输出功率及叶片气动载荷对动态变化入流风速的响应特性,并通过与未施加控制风力机输出结果的对比,探究控制系统对风力机运行的影响.数值模拟结果表明:控制系统作用下,风轮转速、气动转矩和输出功率均能较好地达到设定的运转水平,但在风速增加至额定风速的过程中,上述参数的响应存在一定的迟滞;此外,风轮叶片所受气动载荷也由于控制系统的调节明显降低.

摘要： 基于同济大学土木工程防灾国家重点实验室TJ-5多风扇主动控制风洞,调试得到了一系列湍流强度和积分尺度连续变化的宽带和窄带来流湍流风场.利用这些流场,通过节段模型测振风洞实验,分别探究了湍流强度和积分尺度对典型闭口箱梁气动特性的影响.研究结果表明,湍流对闭口箱梁的颤振有显著的影响,颤振导数的各个分量随着湍流强度或积分尺度的增加均有变化,且程度不同;颤振临界风速也受到来流湍流的影响,小湍流强度下颤振临界风速有小幅提高,而大湍流强度下临界风速显著降低;闭口箱梁的颤振临界风速对湍流积分尺度的变化并不敏感.

摘要： 为了研究并列双方柱在不同间距比时气动特性的干扰效应,采用风洞试验中刚性模型测压试验的方法,通过改变两方柱之间的距离,得到了不同间距比下两并列方柱的平均压力系数、升力系数和阻力系数.结果表明,在小间距下,并列双方柱的平均压力系数不仅在内侧面有影响,同时在其他面有轻微影响,并且干扰效应不对称.随着间距比的增大,并列双方柱的平均阻力系数和脉动升力系数逐渐增大后趋于单方柱的值.

摘要： 为研究串列三圆柱气动特性的干扰效应,对串列三圆柱进行了风洞测压试验.通过改变串列三圆柱的间距比L/D(L为两圆柱中心之间的距离,D为圆柱的直径),研究了串列三圆柱风压分布与阻力的干扰效应,并与单圆柱进行了对比.结果表明:在L/D≤4.5时,上、中、下游圆柱的背压的绝对值均小于单圆柱的背压的绝对值,且阻力均小于单圆柱的阻力.在间距比L/D由3变换为3.5时,上、中、下游圆柱的风压分布与阻力都出现了较大的变化.

摘要： 大跨度桥梁属于风敏感结构,而桥梁上方加上顶篷,更加大了结构的风敏感程度.对于顶篷的设计,目前现行的《公路桥梁抗风设计规范》并未详细说明.为了改善顶篷的气动特性,将顶篷的两边增设导流板,采用计算流体力学(CFD)的方法,对典型桥梁断面的三分力系数随导流板倾角和长度的变化进行数值模拟计算.采用了合理的网格划分形式,建立实际尺寸的模型.结果表明:导流板倾角的不同会对顶篷和主梁气动特性产生一定的影响,而导流板长度对顶篷和主梁气动特性影响不大.

摘要： 为了更好地了解相对厚度对风力机翼型气动特性的影响,以NACA4412、NACA4415、NACA4418三种不同厚度的翼型为研究对象,分析了翼型相对厚度对翼型升阻力系数、升阻比、流场和压力系数的影响.研究结果表明,在小攻角时,随着厚度的增大,升阻比逐渐减小;在大攻角时,厚度较大的两个翼型仍能保持较高的升阻比,而厚度小的翼型升阻比较低;随着攻角的增大,厚度大的翼型更早地出现气流分离并形成尾部涡,但是分离点前移的速度较慢,在较大攻角时,涡的分布范围反而比厚度小的翼型的范围更小.研究结果对风力机叶片的设计以及优化提供了参考依据.

摘要： 复杂侧向风影响汽车的高速稳定性,增加高速公路交通事故发生率.重型集装箱货车长宽比大、车身高度及重心位置高以及轻量化设计会进一步使其侧风稳定性变差.因此,本文选取某重型集装箱货车为研究对象,通过搭建Matlab和Fluent联合仿真平台,耦合二自由度整车动力学模型对整车气动特性进行分析,并对双向动态耦合的结果和单向静态耦合的结果进行了对比分析.结果表明双向耦合方法下车辆运动状态的改变对气动特性的影响不能忽视,车辆的侧向速度和横摆角速度是衡量汽车侧风稳定性的重要参数.

摘要： 斜拉索的大幅振动问题,例如风雨振、干索驰振,是桥梁设计和研究人员关注的问题之一.为了防止风雨振的发生,在斜拉索表面设置螺旋线是一种常见措施,其中螺旋线直径、间距是否合理,是影响其抑振的关键参数有必要加以名确.除了风雨振,斜拉索在无风雨条件下也会出现的大幅振动的现象,被称之为干索驰振,目前的研究中主要关注其引发激励,较少考察螺旋线等气动措施对其的影响.采用风洞试验的方法,分析了螺旋线参数对风雨振和干索驰振的影响.研究结果表明:总体而言随着螺旋线直径斜拉索的振幅并非单调减小,螺旋线直径增大到某一数值时,振幅最大,工程应用中应慎重选择螺旋线的直径;随着螺旋线间距的增大,斜拉索振幅逐渐减小;设置螺旋线后,斜拉索干索驰振的振幅明显减小,但是螺旋线直径和间距的改变对斜拉索振幅的影响不是十分明显.

摘要： 过渡流区气动问题的数值模拟一直是空气动力学领域的困难.本文首先介绍了在已有N-S(Navier-Stokes)解算器和DSMC(Direct Simulation Monte Carlo)方法研究基础上,采用MPC(Mouduler Particle-Continume)耦合技术建立了N-S/DSMC耦合算法,把DSMC方法和N-S方法的应用范围拓展到近连续过渡流区.然后详述了基于国家超算无锡中心的国产十亿亿次超级计算机开展的耦合算法多级并行优化技术,并首次实现了耦合算法的众核并行.测试表明,本文的进程级优化技术取得了超线性加速比;众核级优化受制于原算法特点和系统特点没有取得预期效果,但进行了探讨和分析,为N-S/DSMC耦合算法的众核并行提供了研究和分析依据,为过渡流区高超声速气动特性数值模拟研究提供了有效的途径.

摘要： 本文提出一种使用电路板作为主要制造材料,使用高空气球投放的滑翔式微型无人机.无人机可实现快速批量化制造,具有低成本,隐蔽性好,可大量携带等特点,结合可控超压气球技术,可对一定点目标实现长时间近距离监控与信息收集.文章第一部分叙述了基于电路板特点的微型无人机气动设计过程.动力学仿真表明无人机具备在20km投放后自主进入平衡滑翔的能力.文章第二部分详述了仅仅使用有限的低精度传感器实现精确导航的飞控系统设计.仿真结果显示无人机飞控算法可实现对预设航点的精确导航.文章第三部分详述了无人机试验结果.两架无人机分别于10km和20km投放,实现了自主飞行和着陆,并传回由机载摄像头传回的监控画面.试验结果验证了基于电路板设计的微型无人机飞行和控制的可行性以及气球微型无人机投放系统的应用价值.

摘要： 空气动力特性估计装置根据对装备于自行车的踏板施加的力以及检测出自行车的速度的检测结果，高效地求出骑车人骑乘中的自行车的空气阻力信息。即，空气动力特性估计装置具备：检测部，其检测踩踏板时的自行车的速度和自行车的加速度中的至少一方；检测部，其检测踩踏板时的踏力；以及运算部，其使用从检测结果获得的自行车的速度及自行车的加速度、以及由踏力检测部检测出的踏力，基于利用在自行车的行进方向上成立的运动方程进行的力学分析的运算结果，来估计空气阻力信息，该空气阻力信息表示作用于骑车人骑乘中的自行车的空气动力特性。

摘要： 本发明公开了属于工业过程故障诊断技术领域的一种气动执行器粘滞特性的检测和评估方法。包括以下步骤：步骤1，在气动执行器存在粘滞特性的控制回路中，采集执行器数据并对其归一化；步骤2，根据归一化后的数据绘制二维图并保存为图像；步骤3，根据全局阈值法将步骤2得到的图像转换为二值图；步骤4，根据区域增长算法得到二值图连通域个数及其包含的面积大小；步骤5，根据连通域个数及其面积大小判断是否存在粘滞特性及粘滞特性的严重程度。本发明的方法适用于气动执行器存在粘滞特性的控制回路中，基于图像处理技术，利用工业控制回路历史数据，不受外界干扰和控制回路本身的影响，具备鲁棒性和可泛化性。

摘要： 本发明涉及低干扰大头罩的运载火箭气动布局及其气动特性优化方法，属于气动优化设计技术领域；确定箭体的气动干扰因素为箭体表面的凸起物；分析各气动干扰因素，确定最主要影响因素为三级电缆罩；对三级电缆罩进行优化；开展基于小滚转力矩的气动特设计；针对某外形大头罩运载火箭气动外形，分析不对称气动干扰因素，针对典型工况点，分析各干扰因素的占比，确定主要影响因素；形成初步气动布局优化方向与方案，与结构、地面等专业论证分析确定可优化调整范围，开展气动布局优化设计，形成最终气动布局方案；针对最终气动外形，制定合理有效的滚转力矩气动特性优优化设计方法；本发明实现了尽可能减小气动干扰滚转力矩。

摘要： 本发明公开了一种柔性翼伞气动特性及操纵特性风洞试验装置，包括基础台架、风洞天平、变攻角机构、攻角测量装置、伞绳安装框架和操纵机箱，变攻角机构安设于基础台架上，变攻角机构通过风洞天平与伞绳安装框架连接，攻角测量装置设置于伞绳安装框架上，伞绳安装框架通过伞绳与翼伞连接，操纵机箱固设于伞绳安装框架上，操纵机箱通过操纵绳与翼伞连接。本发明实现了翼伞气动特性和操纵特性在风洞试验中的测量。

摘要： 本发明公开一种能同步测量大尺寸螺旋桨的气动特性和声学特性的试验台，在低速水平风洞中较为真实的测量螺旋桨的气动特性和声学特性。包括桨毂连接件、轴承套筒、联轴器套筒、电机法兰、电机、轴系整流罩组件、六分量天平、桨毂夹板、传动轴、角接触轴承、星型联轴器、整流罩下组件、支撑组件、传声器和传声器轴，传声器可以测量螺旋桨的旋转产生的分贝值，传声器可以测量螺旋桨的旋转产生的分贝值。本发明可同步测量螺旋桨气动特性与声学特性，具有试验效率高，重复性好的优点。

摘要： 本发明属于风洞试验技术领域，具体涉及一种全动平尾直升机机身纵向气动特性试验及分析方法。本发明包括如下步骤：在旋翼轴倾角为零的状态下，采集零读数，并储存；试验台启动，将旋翼模型转速升到工作转速，然后开启风洞并将风速调节到给定试验值；操纵主轴倾角到试验值，待该试验状态稳定后，通过机身天平采集机身模型的试验数据；改变风速和旋翼轴倾角到下一个试验状态；待风速和旋翼转速完全归零后，完成试验，随后分析了全动平尾对机身纵向气动特性的影响程度、全动平尾对机身纵向气动特性的影响规律及全动平尾操纵规律。本发明提供了一种全动平尾直升机机身纵向气动特性试验及分析方法。

摘要： 本发明公开了一种汽轮机排汽结构气动特性数值分析方法，本发明型能够精准对叶片尾迹与缸体相互间干涉作用下三维复杂掺混现象以及末级叶片顶部的超音速流动现象进行捕捉，使静压恢复系数与及末级的总‑总等熵效率的计算结果更加真实可靠。可获取不同通流流量与静压恢复系数所对应的函数关系式，为工程设计提供更精准的基础数据。本发明升温通用性较强，适用于多数计算流体动力学软件如CFX、NUMECA、FLUENT等。

摘要： 本发明涉及风洞试验技术领域，具体公开了一种拟动态车辆‑桥梁气动特性风洞试验装置，所述风洞试验装置包括风机、风洞、桥梁模型、车辆模型、测速仪和测力仪；其中，桥梁模型置于风洞内，车辆模型设于桥梁模型的上方并位于风洞内；测速仪设于风机与风洞之间；测力仪安装于车辆模型上；风机设于风洞的一端，风洞试验装置还包括用于模拟地面效应的同步带装置。本发明采用风机和同步带装置模拟高速列车运动产生的列车风和地面效应，桥梁和车辆分离，试验过程中车辆模型保持静止，避免车辆模型振动带来的测力噪声干扰；高速风机能够测试小风偏角条件下的车辆气动特性；本发明还能测试不同风速、车速、风屏障等条件下的车辆六分量力。

摘要： 本发明公开了一种壁面温度对通气飞行器气动特性影响的风洞试验研究方法。该风洞研究方法，在高超声速风洞依次开展通气模型固定攻角长时间测温试验、测压试验和测力试验，综合分析壁面温度对通气模型气动特性的影响，将试验结果拓展应用于飞行器气动性能评估工作。

摘要： 本发明涉及一种风力机动态气动特性的评价方法，具体提供一种风力机动态气动特性的评价方法及系统，旨在解决现有的叶片翼型的气动特性的评价方法精确度不高的的问题。为此目的，本发明的风力机动态气动特性的评价方法包括：将翼型的动态失速过程划分为附着流、后缘分离和动态涡三个过程；确定翼型在附着流、后缘分离以及动态涡下的相应系数；基于所述相应系数确定风力机动态气动特性信息，并基于信息对风力机动态气动特性进行评价。