剪切层

摘要： 武器内埋携带不仅能降低飞机雷达反射面积,提高作战生存率;而且能有效减小飞机飞行阻力、增加作战航程,故而武器内埋成为了美国F-22和F-35、俄罗斯T-50等五代战机武器携带的优选方式。未来新型战斗机、远程轰炸机和无人战机等也必将采用武器内埋技术。然而,内埋武器投放分离后,武器舱将演变成(带舱门)空腔。武器舱高速绕流不仅有流动分离,还伴随剪切层失稳、波/涡/剪切层干扰等复杂气动问题,且会出现空腔流激振荡和声腔共鸣等现象。舱内压力脉动剧烈、噪声环境恶劣,易导致内埋武器系统结构振动疲劳、武器分离非预期运动,对飞机安全产生不利影响。

摘要： 很多水面舰船为吊放声呐、潜水系统等特殊设备,设置了围阱结构.舰船航行过程中,围阱随边的壁面将受到底部剪切层的冲击,且围阱内的流体在外部来流和波浪的激励下将发生剧烈晃荡,流体的晃荡运动会对围阱内壁面产生较大的砰击载荷.针对该问题,开展了模型试验,对围阱内剪切层冲击及流体晃荡的载荷进行研究,分析剪切层冲击及流体振荡载荷随流速、围阱开口形式等参数的变化规律,通过对比围阱内不同位置测点的测试结果,确定流体晃荡载荷较大的区域,指导围阱结构设计.

摘要： 采用标准k-ω SST湍流模型数值计算方法,针对2种不同抽吸孔布局的超声速进气道数值进行了模拟机理分析.结果 表明:在抽吸孔前缘引起的膨胀波与唇口反射激波相交,马赫数增加;模型-1在抽吸孔内形成循环涡流,马赫数增加到3.6,并在抽吸孔内多次反射,在抽吸孔出口的马赫数降低;而模型-2由于在受到剪切层的影响,在抽吸孔内形成循环涡流变成亚声速区域;在抽吸孔后缘形成强压缩波,与进气道反射激波多次相交,模型-2的进气道上壁面下游的压力整体趋势大于模型-1的壁面压力.

摘要： 流体边界层的运动特性对管道能量交换系数变化有重要影响,基于时均分部对自激振荡腔室进行划分,分析脉冲射流剪切层中边界层的流速变化.以流体流速和努塞尔数表示壁面换热性能,并分析了自激振荡腔室出流管道剪切涡流演变规律.结合自激振荡腔室有限元模型,采用大涡模拟数值方法,分析截切层涡流的演变及其对换热的影响.计算得到不同自振腔出口管长与自振腔腔长的比值下热流道的边界层近壁面流速与努塞尔数.研究结果表明:剪切层射流在与壁面碰撞后生成回流涡,继续沿管道向下运动,并在下游管道继续运动过程中多次重复这一过程,破环边界层,在维持大尺度拟序涡结构的涡核稳定的基础下加强了管道换热效果;随着自振腔出口管长与自振腔腔长的比值的增大,壁面湍流的强度先增大后减小,当比值大于1.6 时,湍流强度明显开始减小,比值在1.2～1.6 范围内综合性能系数可提高12％～35.5％.

摘要： 采用尺度自适应模拟(SAS)方法研究了来流马赫数Ma为0.71、雷诺数Re为4×10^(5)的方柱跨声速绕流,并对分离剪切层和尾迹特性进行了深入分析.为了验证SAS方法的可靠性,将SAS结果与已有数值和实验结果进行了对比.在当前的跨声速流场中,剪切层中的对流马赫数约为0.6,这意味着Kelvin-Helmholtz不稳定性主导剪切层的初始阶段演化.在剪切层的初始阶段,可以看出扰动涡沿展向呈现滚筒状结构.剪切层外侧附近和方柱的回流区均出现倍频现象,这与剪切层中存在明显的涡合并有关.压力场的本征正交分解表明,方柱跨声速流场中的主导流动模态为反对称模态,这与尾迹中的涡脱落现象和剪切层引起的压缩波传播有关.

摘要： 采用高精度格式求解二维Navier-Stokes方程,研究了不同飞行高度下超声速来流和射流在后台阶相互作用的流场基本结构.时间推进采用三阶精度Runge-Kutta格式,分别应用五阶精度加权本质无振荡(weighted essentially non-oscillatory,WENO)格式、六阶精度中心差分格式来离散对流项和粘性项,并应用MPI非阻塞式实现并行化.采用两步后台阶模型分别研究了不同高度下超声速后台阶流动、射流的基本结构特征;并进一步组合两种流动,研究了超声速来流/射流组合流动下相互作用的流场结构.通过改变后台阶上方来流条件,模拟了不同飞行高度的环境,研究了其对流场中涡、剪切层、激波等结构的影响.研究结果发现,超声速来流和射流发生相互作用后,在后台阶附近产生回流区,超声速来流的存在会对射流的流场结构产生影响.

摘要： 超燃冲压发动机结构简单,推重比大,应用前景广阔.但其流场结构十分复杂,研究超燃冲压发动机三维流场结构具有重要的意义.采用计算流体力学软件对某超燃冲压发动机尾喷管的三维流场进行数值模拟,先后得到了流场的密度、马赫数、涡量及速度矢量线图.结果表明:喷管内及侧壁面出口处存在膨胀波.各个壁面出口处附近的流场存在羽流激波和剪切层,内喷管出口周围的羽流激波和剪切层呈环状分布在流场周围,上壁面尾部受羽流激波的影响产生一道由压强决定的管内斜激波.内喷管出口及上壁面尾部处也均存在流向涡结构.

摘要： 传统的平面近场声全息将全息面置于射流内部.为了降低窗效应和卷绕误差对重建精度的不利影响,一般要求全息面尺寸为声源的2倍以上,而较大尺寸的传声器阵列放在射流内部会干扰射流的稳定.针对这一问题,提出将整个全息面置于射流外部的方法.根据经典的剪切层修正理论,首先分析声波由声源传播至全息面过程中路径和幅值的改变,继而推导出修正后的声场传播公式,最终建立起马赫数小于0.3的运动流体介质和剪切层共同作用下的平面近场声全息理论模型.数值仿真表明,改进后的平面近场声全息技术能够得到高分辨率的重建声场,对气动噪声源的定位精度较高,并且具备一定的抗干扰能力.

摘要： 合成湍流作为一种能够有效抑制“灰区”问题的手段,在RANS-LES混合模拟中得到了广泛应用.由于空腔流动中存在主导的自持振荡机制,添加合成湍流对其RANS-LES混合模拟结果的影响目前还不明确.本文详细比较了合成湍流对马赫数0.6空腔流动的分区和非分区混合模拟带来的影响:对于剪切层,合成湍流显著增加了旋涡结构的三维特性和湍动能的大小;对于腔内的流动,添加合成湍流增大了后壁附近环流区的尺寸,进而降低了靠近后壁区域的剪切层动量厚度和平均压力分布,模拟结果更接近实验数据.合成湍流的使用会诱导产生更高频的模态,但是对Rossiter模态基本没有影响.通过对不同位置展向波数谱的比较,发现合成湍流对模拟结果的影响是通过改变腔内流动的三维机制而产生的.对比研究说明,如果主要关注流动的三维特性(如展向失稳模态),则来流边界层中的合成湍流脉动将对空腔流动的RANS-LES混合模拟结果有重要影响.

摘要： 高速流体以一定角度冲击壁面可以简化为斜驻点流动,包括正驻点流动分量和剪切流动分量.以往研究集中在不可压缩的斜驻点流动,本文针对高速可压缩的斜驻点流动模型,给出了新的自相似求解方案.通过与数值结果对比验证,发现该模型能很好地模拟高超声速再附产生的均匀剪切层撞击壁面流动.通过对比流动中能量输运项和做功项的贡献,发现斜驻点流动的剪切分量带来较强的压缩效应和耗散效应,造成流动具有显著的流向对流传热,表现为再附后近壁流体温度迅速升高,最终产生壁面上的高热流值.参数分析表明壁面热流系数与无量纲壁面温度梯度和边界层厚度相关,前者主要受斜驻点剪切分量参数控制,后者与驻点分量参数呈负相关.

摘要： 本文对不可压剪切层与边界层相互作用的组合流动进行了线性稳定性研究.组合流动的数学模型为Blasius边界层相似解与双曲正切函数的直接叠加,采用整体数值方法求解平行流小扰动线性稳定性方程即Orr-Sommerfeld方程,获得并辨识组合流动的两个不稳定模态即边界层模态和剪切层模态,分析计算结果可知:剪切层对边界层模态不稳定性的增强或减弱与扰动频率、剪切层速度比等因素都有关,体现在中性曲线的平移;而壁面边界层对剪切层模态的不稳定性基本都是抑制作用.

摘要： 剪切层与边界层之间的相互干扰流动常见于航空飞行器和航空发动机燃烧室,深入认识其流动机理在控制流动方面将发挥重要作用.本文对不可压缩剪切层与边界层的组合流动完成了线性稳定性研究,组合流动的数学模型为Blasius边界层相似解与双曲正切函数的叠加,采用整体数值方法求解组合流动的稳定性方程,并完成计算程序的验证和网格无关性研究.研究结果给出剪切层与边界层组合流动的不稳定模态的确认,即边界层模态和剪切层模态.在此基础上研究了剪切层对边界层模态的影响以及壁面对剪切层模态的影响.由于剪切层的存在,边界层模态的不稳定性受到增强或抑制的影响,取决于扰动频率.壁面对剪切层模态的不稳定性的影响基本上是抑制的.

摘要： 射流泵内流动是典型的同轴受限射流流动.其射流结构及剪切层漩涡脉动特性主要受流量比和面积比的影响.本研究通过对工作流体进行染色,结合高速摄影和图像处理技术捕捉了射流泵内剪切层的漩涡流动结构,发现随着面积比的减小,射流能更快地扩展至壁面,剪切层内的漩涡更容易遭受壁面的挤压而破碎;流量比越小,其漩涡强度越大,更容易诱发漩涡空化.

摘要： 本文采用五阶WENO格式和三阶TVDRunge-Kutta格式，通过求解二维非定常Navier-Stokes方程，直接数值模拟了激波与剪切层相互作用，目的在于揭示激波与剪切层相互作用过程中噪声产生的机理。研究发现：(1)当入射激波穿过剪切层时，剪切层中心位置向低压区域偏移；(2)入射激波穿过剪切层产生小激波，在小激波与剪切层接触点处产生声波并向外辐射；(3)反射激波穿过剪切层后形成了分段弧状激波；(4)当反射激波穿过剪切层时，激波在鞍点处泄漏并向外辐射声波，这是一种激波泄漏机制。

摘要： 本文针对开口射流风洞，介绍在进行声学测量时，剪切层对声波的折射作用，并根据模型的几何关系和声学边界条件推导获得开口射流风洞中声学测量的剪切层角度修正。

摘要： 以Lilley方程为基础,对二维平行剪切层的不稳定性,以及剪切层中声波的激发与传播的问题进行了研究,求解了某剪切层的不稳定波的激发频率范围.对扰动频率ω=76 rad/s,核心区平均流马赫数Ma=0.756的情况,分别计算了剪切层中扰动声源本身的声传播以及由扰动激发出的不稳定波引起的附加声波.求解途径主要借助于傅立叶变换、格林函数构造和复数域上的数值积分.通过对Agarwal等提出的关于这一问题的解析求解方法的仔细分析,指出了其方法中所存在的一些数学缺陷,并给出了改正后的解析方法与计算结果.

摘要： 本文采用时、空方向均为三阶精度的有限差分方法求解Navier-Stokes方程,计算了Mc=0.5的三维平面超声速自由剪切层的基本流场.通过在剪切层的上游入口处引入二维扰动波,模拟了该扰动波在时空上演化的物理过程的失稳过程.从结果中可以清楚的看到二维波的增长、横向失稳、继而产生三维波以及最后形成流向涡结构的整个过程.尤其是自由剪切层中二维波失稳可以诱发出三维波,并且,该三维波的增长率远比二维波增长率快得多,其幅值很快超过二维波,最后形成λ涡结构,呈现出明显的二次失稳特征.

摘要： 本文对点声源在静止、均匀流、和非均匀流（剪切层）的传播进行了数值模拟，通过施加高斯分布的点声源，采用声扰动方程计算出声场分布，数值格式为频散相关保持有限差分格式进行空间离散和Tam的四层Adams-Bashforth时间推进格式，采用声学无反边界条件。结果表明，在二维剪切层非均匀背景流情况下，单极子声源向外辐射声场近似呈椭圆形分布。

摘要： 本文研究了不同驻室与环境压力比条件下超声速射流近场层流阶段的失稳特性。采用轴对称假设模型及有限差分NND格式对二维可压缩N-S方程进行求解。欠膨胀超声速射流的失稳机制根据膨胀比的不同分为三种，分别为：带有规则反射射流激波结构的不稳定性、带有马赫反射射流激波结构的不稳定性以及超高度欠膨胀超声速射流的不稳定性。

摘要： 本文研究了不同驻室与环境压力比条件下超声速射流近场层流阶段的失稳特性。采用轴对称假设模型及有限差分NND格式对二维可压缩N-S方程进行求解。欠膨胀超声速射流的失稳机制根据膨胀比的不同分为三种，分别为：带有规则反射射流激波结构的不稳定性、带有马赫反射射流激波结构的不稳定性以及超高度欠膨胀超声速射流的不稳定性。

摘要： 本发明公开了一种沥青路面圆柱体试件层间剪切装置及其剪切方法，包括剪切组件、压力机与圆柱体试件；还包括用于锁紧圆柱体试件的预压件；剪切组件包括剪切压头与剪切底座；剪切底座装于加载底座上，且剪切底座中心设有空槽，空槽两侧对称设有接触部，接触部分别与第一结构层、第三结构层接触。本发明提供的剪切方法，对称施加剪应力，消除了偏心加载对仪器的反力矩，从而避免了对仪器加载装置的损坏。

摘要： 本发明公开了一种叠层剪切箱的层间滑动装置，叠层剪切箱包括叠合的至少两层钢框，层间滑动装置包括：导向槽、固定槽、滑动组件；导向槽固定在上层钢框的底部，固定槽固定在下层钢框的顶部，滑动组件设置在固定槽内，其中，两层钢框叠合时，固定槽插入到导向槽中；其中，滑动组件带动上层所述钢框沿导向槽滑移，使得两层钢框间定向水平的相对滑移。从而解决了现有滚柱式、滚珠式层间滑动方式在叠层剪切箱内使用的可靠性不高的技术问题，实现了叠层剪切箱使用安全可靠、且性能稳定的技术效果。

摘要： 本申请公开一种层间剪切疲劳试验装置及测试层间剪切疲劳的方法。层间剪切疲劳试验装置包括试验工装、垂向作动器以及横向作动器。试验工装用于放置复合结构并将复合结构的下层结构定位。垂向作动器用于向复合结构的上表面施加垂向荷载。横向作动器用于向复合结构的上层结构的侧面施加横向荷载。本申请提供的技术方案能够有效对双层复合结构进行层间剪切疲劳寿命的测试试验。

摘要： 本发明公开一种沥青路面压缩剪切装置，涉及沥青路面层间结合试验技术领域，可以包括：工作框架，工作框架内滑动安装有活动导板；剪切对开模，能够用于放置试件，包括活动端和固定端，活动端的顶部开设有用于连接剪力杆的剪力杆连接孔；固定端固定于工作框架内一侧，活动端能够在工作框架内滑动，活动导板位于活动端远离固定端的一侧，活动导板还连接有压板；压向顶推装置，位于活动导板远离活动端的一侧，能够推动活动导板移动，压向顶推装置靠近活动导板的一端安装有压力传感器。本发明还提供一种基于上述沥青路面压缩剪切装置的层间剪切模量试验方法。本发明为旧路铣刨新铺沥青面层提供评价路面结构层间抗剪性能的参数和试验方法。

摘要： 本发明公开了一种沥青路面圆柱体试件层间剪切装置及其剪切方法，包括剪切组件、压力机与圆柱体试件；还包括用于锁紧圆柱体试件的预压件；剪切组件包括剪切压头与剪切底座；剪切底座装于加载底座上，且剪切底座中心设有空槽，空槽两侧对称设有接触部，接触部分别与第一结构层、第三结构层接触。本发明提供的剪切方法，对称施加剪应力，消除了偏心加载对仪器的反力矩，从而避免了对仪器加载装置的损坏。

摘要： 一种与水平面成任意剪切夹角的层间剪切性能试验装置，包括压盘、上夹板、下夹板、可移动板、转动板和下承板，所述压盘通过上螺纹头安装在材料试验机内的升降杆上，所述下承板通过下螺纹头安装在材料试验机内的底座上，所述下承板上侧铰接有转动板，所述转动板通过安装在所述下承板上的调节装置调节转动板的旋转角度，所述转动板上侧通过左右移动装置安装有可移动板，使得所述可移动板可沿转动板来回移动，所述可移动板上固定有下夹板，所述压盘上安装有上夹板，所述上夹板与所述下夹板的位置相互对应，试件固定在上夹板和下夹板之间，所述上夹板和下夹板的夹装面设置有一个角度，使得试件的中轴线与水平面设有一夹角。本装置简单易行，可操作性强，便于推广，具有能在任意的剪切夹角下测定材料层间的抗剪强度和剪切疲劳寿命的优点。

摘要： 一种沥青路面结构层纤维剪切机的剪切单元，在安装支架的左侧设置有传动轴、右侧设置有控制气缸、顶部设置有固定架，固定架上设置有剪切箱体，启闭支架的一端设置在剪切箱体上、另一端与控制气缸搭接，剪切箱体上部设置有纤维管和限位支架，拉伸弹簧的一端与固定架搭接、另一端与限位支架搭接，限位支架下端设置有限位压簧，剪切箱体的下部设置有主动装置、上部设置有与限位压簧搭接的从动装置，剪切箱体上主动装置与从动装置之间设置有梳送装置，主动装置与从动装置通过摩擦传动，从动装置与梳送装置通过摩擦传动。本实用新型具有自动进料、剪切效率高、剪切长度均匀、自动化程度高等优点，可在各种类型的纤维剪切机上使用。

摘要： 本实用新型公开了一种可提高玻璃纤维层间剪切强度的铺层结构，包括内层玻璃纤维层、中间加固层和外层玻璃纤维层，所述内层玻璃纤维层由玻璃纤维堆叠成圆柱孔形状，所述圆柱孔上由外到内缠绕石英玻璃纤维且缠绕均匀，中间加固层由若干对钢条均匀分布组成的，每对钢条包括钢条A和钢条B，钢条A和钢条B呈一定角度且焊接，相邻的每对钢条焊接，所述圆环孔外侧设置有外层玻璃纤维层，外层玻璃纤维层内外侧均连接有玻璃纤维粗纱，外层玻璃纤维层外侧玻璃纤维粗纱表面覆盖一层聚酯表面毡；本实用新型通过设置中间加固层提高整体的剪切强度，延长使用寿命，提高整体的力学性能，铺层结构整体的厚度减小，为人们的使用提供方便。

摘要： 本实用新型公开了一种叠层剪切箱的层间滑动装置，叠层剪切箱包括叠合的至少两层钢框，层间滑动装置包括：导向槽、固定槽、滑动组件；导向槽固定在上层钢框的底部，固定槽固定在下层钢框的顶部，滑动组件设置在固定槽内，其中，两层钢框叠合时，固定槽插入到导向槽中；其中，滑动组件带动上层所述钢框沿导向槽滑移，使得两层钢框间定向水平的相对滑移。从而解决了现有滚柱式、滚珠式层间滑动方式在叠层剪切箱内使用的可靠性不高的技术问题，实现了叠层剪切箱使用安全可靠、且性能稳定的技术效果。

摘要： 本发明首先公开了一种超声速剪切层模化算法，选取气流压力和气流角度为迭代变量，基于离散流场中的已知点的气动参数，采用预估—校正的方法不断迭代，直到迭代变量间的相对误差小于预设阈值，迭代变量收敛；基于所述预估‑校正思想完成超声速剪切层点的求解；同时还提供了基于所述超声速剪切层模化算法的多通道最大推力组合喷管设计方法，包括上游通道Ⅰ、通道Ⅱ反设计求解、初值面下游混合段流场求解、剪切层模化求解、喷管尾喷管壁面坐标求解、最大推力喷管控制点求解和最大推力喷管控制面求解；本发明基于压力‑气流角平衡的思想提出了一种剪切层模化算法，将流场结构融入喷管设计之中，消除了流场中复杂的流动结构。