国家数值风洞风雷软件分布式粗糙壁面边界层流动模拟

1

作者 杜一鸣 陈祖昌 +2 位作者 邱福生 麻彤 佟胜喜 《沈阳航空航天大学学报》 2024年第4期11-24,共14页

针对粗糙元均匀分布壁面,基于国家数值风洞风雷软件,在k-ωSST湍流模型和γ-Re_(θt)转捩模型中分别引入粗糙壁面边界条件修正及粗糙壁面转捩动量厚度雷诺数,同时增加了部分粗糙表面设置,实现了局部/全局粗糙壁面边界层流动模拟能力。... 针对粗糙元均匀分布壁面,基于国家数值风洞风雷软件,在k-ωSST湍流模型和γ-Re_(θt)转捩模型中分别引入粗糙壁面边界条件修正及粗糙壁面转捩动量厚度雷诺数,同时增加了部分粗糙表面设置,实现了局部/全局粗糙壁面边界层流动模拟能力。算例研究表明,对于全湍状态翼型,粗糙壁面导致失速攻角减小4°,1×10^(-3)倍弦长量级的等效粗糙元高度使最大升力系数下降约36%。同时粗糙壁面会使边界层转捩提前,导致翼型的摩擦阻力增大。计算分析证明,Hellsten等提出的粗糙壁面比耗散率边界条件能够较准确地反映粗糙度造成的影响,气动力计算结果与实验值基本吻合,流场模拟结果符合粗糙壁面流动特征;同时能够保证与转捩模型及其粗糙壁面修正的稳定耦合计算,对于转捩位置及其随粗糙度和来流湍流度变化趋势的模拟结果符合实验结果,但转捩区长度还需通过更严谨的实验进行进一步验证和修正。 展开更多

关键词 边界层流动 粗糙壁面 湍流模型 转捩模型 国家数值风洞风雷软件

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粗糙度对边界层流动及压气机气动性能的影响 被引量：9

2

作者 孙海鸥 叶楠 +2 位作者 王松 王萌 王忠义 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期554-560,共7页

为了研究叶片表面粗糙度对边界层流动及压气机气动性能的影响,本文以T3系列平板转捩实验为对象,通过构建Gauss型粗糙表面来验证等效砂粒模型计算方法的适用性,并采用商业软件ANSYS CFX对NASA Stage35型压气机进行了表面粗糙度的数值模... 为了研究叶片表面粗糙度对边界层流动及压气机气动性能的影响,本文以T3系列平板转捩实验为对象,通过构建Gauss型粗糙表面来验证等效砂粒模型计算方法的适用性,并采用商业软件ANSYS CFX对NASA Stage35型压气机进行了表面粗糙度的数值模拟研究。研究结果表明:采用等效砂粒模型进行表面粗糙度的数值研究能够满足工程要求;当动叶表面粗糙度ks由1μm增大至100μm时,压气机峰值效率减小3.5%,对应工况点的压比减小0.8%,总温比升高0.4%。同时,粗糙度增加后的压气机最大压比与光滑情况下相比减小4.5%;计算得到了总损失系数ω和效率损失系数ζ与叶片表面粗糙度的关系,具有一定的工程价值。 展开更多

关键词 数值模拟 轴流压气机 表面粗糙度 边界层流动 等效沙粒模型 工作效率 压气机

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ADV在波浪边界层流动特性研究中的应用 被引量：7

3

作者 陈纯 蒋昌波 +1 位作者 程永舟 张春生 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2008年第5期60-65,共6页

本文介绍新声学多普勒流速仪(Acoustic-Doppler Velocimeter)技术在波浪流动特性研究中的应用。通过波浪水槽试验,利用ADV测量椭圆余弦波作用下不同底床情况,垂线上各点的瞬时流速。将瞬时流速进行相位平均,计算了各点的紊动强度。试验... 本文介绍新声学多普勒流速仪(Acoustic-Doppler Velocimeter)技术在波浪流动特性研究中的应用。通过波浪水槽试验,利用ADV测量椭圆余弦波作用下不同底床情况,垂线上各点的瞬时流速。将瞬时流速进行相位平均,计算了各点的紊动强度。试验结果显示:在平底床面,水平流速u沿水深变化曲线体现了椭圆余弦波流速的不对称性;分析紊动强度沿水深分布,两种床面上水平流速u的紊动强度明显大于另外两个方向,沙纹床面上由于受到分离涡的影响,紊动强度沿水深分布和平坦床面上的特性有较大不同。 展开更多

关键词 ADV 椭圆余弦波 边界层流动特性 紊动强度

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有二次涡的激波边界层干扰流动的DPNS和NS方程计算 被引量：1

4

作者 申义庆 高智 王汝权 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第4期407-412,共6页

本文针对具有二次涡复杂分离再附现象的激波边界层干扰流动 ,数值地考察了扩散抛物化Navier Stokes(DPNS)方程组的适用情况。壁面摩阻和压力、主涡和二次涡的涡高和涡长、分离再附位置以及流线图等特性的计算表明

关键词 NS方程组 DPNS方程组 激波边界层干扰流动

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边界层流动的非平行稳定性研究 被引量：1

5

作者 夏浩 唐登斌 陆昌根 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2001年第2期186-190,共5页

采用极为有效的抛物化稳定性方程 (PSE)方法研究边界层的非平行稳定性。并利用抛物线坐标变换、有限远延拓外边界条件、及流向和法向全差分的数值方法 ,对不同频率的二维Tollmien Schlichting波的非平行稳定性进行了计算和分析。计算结... 采用极为有效的抛物化稳定性方程 (PSE)方法研究边界层的非平行稳定性。并利用抛物线坐标变换、有限远延拓外边界条件、及流向和法向全差分的数值方法 ,对不同频率的二维Tollmien Schlichting波的非平行稳定性进行了计算和分析。计算结果与Orr Sommerfeld方程(OSE)的解以及谱配置方法的PSE结果作了详细的比较 。 展开更多

关键词 抛物化稳定性方程 非平行性 扰动波 边界层流动 飞行器 空气动力学

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含灰气体激波沿平壁传播时诱导的边界层流动

6

作者 王柏懿 陶锋 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 1996年第5期419-425,共7页

本文研究合灰气体激波沿平直壁面传播过程中在壁面附近形成的层流边界层流动．我们依照双连续介质双向耦合模型处理含灰气体激波的波后流动及其诱导的边界层问题，控制方程采用有限差分方法数值求解，给出了激波下游两相流场特性并考虑... 本文研究合灰气体激波沿平直壁面传播过程中在壁面附近形成的层流边界层流动．我们依照双连续介质双向耦合模型处理含灰气体激波的波后流动及其诱导的边界层问题，控制方程采用有限差分方法数值求解，给出了激波下游两相流场特性并考虑了含灰气体激波的松弛结构对边界层流动的影响． 展开更多

关键词 含灰气体 激波 松弛结构 边界层流动 两相流

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带化学反应的边界层流动问题中一类弱奇异Volterra积分方程的近似解 被引量：1

7

作者 季鹭 王同科 高广花 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期147-158,共12页

研究带化学表面反应的边界层流动问题导出的一类弱奇异Volterra积分方程的近似解。以一些化学反应的阶数为例求出解在零点的分数阶级数展开式及其Pade有理逼近。通过将发散积分解释为Hadamard有限部分积分,并借助数值积分方法导出解在... 研究带化学表面反应的边界层流动问题导出的一类弱奇异Volterra积分方程的近似解。以一些化学反应的阶数为例求出解在零点的分数阶级数展开式及其Pade有理逼近。通过将发散积分解释为Hadamard有限部分积分,并借助数值积分方法导出解在无穷远点的带高阶对数项的渐近展开式。实际计算表明,给出的解在零点和无穷远点展开式的联合使用可以在整个半无限区间上高效地求解这类带化学表面反应的边界层流动问题。 展开更多

关键词 边界层流动 化学表面反应 弱奇异Volterra积分方程 Hadamard有限部分积分 解在零点的展开式 解在无穷远点的展开式

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“水下航行体首部边界层转捩与致声机理”专栏简介

8

作者 刘建华 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期I0001-I0001,共1页

人类对边界层转捩的认识可追溯到19世纪末。1883年,奥斯鲍恩·雷诺(Osborne Reynolds)通过圆管流动显示实验证实流体中存在层流和湍流两种流态,提出了著名的流体力学无量纲数−雷诺数。20世纪初,路德维希·普朗特(Ludwig Prandtl... 人类对边界层转捩的认识可追溯到19世纪末。1883年,奥斯鲍恩·雷诺(Osborne Reynolds)通过圆管流动显示实验证实流体中存在层流和湍流两种流态,提出了著名的流体力学无量纲数−雷诺数。20世纪初,路德维希·普朗特(Ludwig Prandtl)提出边界层概念后,人们发现边界层流动同样存在层流和湍流两种流态,且与雷诺数密切相关:当雷诺数较低时,边界层流动为层流,当雷诺数增大并超过某一特定值(即临界雷诺数)时,边界层流动为湍流,而层流向湍流的转变,人们称之为“转捩”。 展开更多

关键词 边界层流动 临界雷诺数 圆管流动 水下航行体 无量纲数 路德维希 普朗特 特定值

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交叉激波湍流边界层干扰问题数值模拟 被引量：4

9

作者 金亮 梁剑寒 +1 位作者 孙明波 王振国 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期11-14,42,共5页

基于RANS方程,采用有限体积法离散计算区域,对流项使用Harten TVD格式进行流场求解,湍流部分应用Menter SST两方程湍流模型,建立了隐式LU-SGS方法的三维CFD计算程序,数值模拟了来流马赫数4.96条件下的18°×18°对称双楔产... 基于RANS方程,采用有限体积法离散计算区域,对流项使用Harten TVD格式进行流场求解,湍流部分应用Menter SST两方程湍流模型,建立了隐式LU-SGS方法的三维CFD计算程序,数值模拟了来流马赫数4.96条件下的18°×18°对称双楔产生的交叉激波/湍流边界层干扰问题,计算了不同剖面沿展向压强分布以及流场的详细结构,并将计算结果与相关文献的实验与计算结果进行了比较。 展开更多

关键词 计算流体力学 激波 湍流 边界层流动

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高速流绕平板边界层特性研究 被引量：2

10

作者 李素循 师军 郭孝国 《气体物理》 2016年第6期1-4,共4页

本项高超声速流绕平板的边界层特性实验研究在中国航天空气动力技术研究院(CAAA)的炮风洞中完成.为了研究分离流动特性,选择了一项实验研究,通过实验分别提供绕模型的附着流动与分离流动实验结果.其中第1个模型为顺流平板,第2个模型为... 本项高超声速流绕平板的边界层特性实验研究在中国航天空气动力技术研究院(CAAA)的炮风洞中完成.为了研究分离流动特性,选择了一项实验研究,通过实验分别提供绕模型的附着流动与分离流动实验结果.其中第1个模型为顺流平板,第2个模型为平板上安装突起物,它们分别对应附着流与分离流动.文章专题研究平板绕流,为附着流,它是分离流动的基础. 展开更多

关键词 高超声速流 边界层流动 热交换特性

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边界层转换阶段直接数值模拟的影响矩阵法

11

作者 张武 杨喜明 《航空计算技术》 1999年第1期1-5,共5页

提出一种求解时间相关、三维不可压完全Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程的影响矩阵法。考虑流动区域为上半空间的平极边界层流动，在水平方向，利用周期性条件，采用Ｆｏｕｒｉｅｒ离散，在半无穷方向，定义了一种特殊映像并利用Ｃｈｅ... 提出一种求解时间相关、三维不可压完全Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程的影响矩阵法。考虑流动区域为上半空间的平极边界层流动，在水平方向，利用周期性条件，采用Ｆｏｕｒｉｅｒ离散，在半无穷方向，定义了一种特殊映像并利用Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ多项式展开。由此将Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程转化为以水平波数（ｋ１，ｋ２）为参数的一组法向Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ方程组，同时可更有效地求解压力。本文讨论了连续问题的影响矩阵法与原问题的等价性。影响矩阵法的离散形式，以及影响矩阵法的算法实现等。最后给出了一维Ｈｅｌｍｈｏｌｔｙ问题的数值实验结果。 展开更多

关键词 影响矩阵法 边界层流动 直接数值模拟 转换

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可渗透壁面上Falkner-Skan磁流体动力学流动的近似解 被引量：6

12

作者 苏晓红 郑连存 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2011年第4期383-390,共8页

研究了可渗透壁面上Falkner-Skan磁流体动力学(MHD)边界层流动问题.利用结合了微分变换法(DTM)和Padé近似的DTM-Padé方法,得到了边界层问题的近似解和壁摩擦因数值.通过建立一个迭代程序,边界层问题的近似解被表示为幂级数的... 研究了可渗透壁面上Falkner-Skan磁流体动力学(MHD)边界层流动问题.利用结合了微分变换法(DTM)和Padé近似的DTM-Padé方法,得到了边界层问题的近似解和壁摩擦因数值.通过建立一个迭代程序,边界层问题的近似解被表示为幂级数的形式,而且以图和表形式对不同参数下的近似解结果与打靶法得到的数值结果进行了对比,近似解和数值解结果高度吻合,从而验证了所得问题近似解和结论的可靠性和有效性.并且,对求得的边界层问题近似解结果进行了讨论,分析了不同物理参数对边界层流动的影响. 展开更多

关键词 Falkner-Skan 相似解 MHD边界层流动 微分变换法

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在柱坐标系下研究由拉伸缸引起的Casson纳米流体流动与传热传质现象

13

作者 许晓勤 陈淑梅 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2016年第9期969-980,共12页

首次利用柱坐标研究速度滑移和对流表面边界条件下,由拉伸缸引起的稳态层流Casson纳米流体流动、传热及传质现象.采用恰当的相似变换将偏微分控制方程转化为高阶非线性耦合常微分方程,并通过打靶法进行数值求解,图示并详细分析了不同物... 首次利用柱坐标研究速度滑移和对流表面边界条件下,由拉伸缸引起的稳态层流Casson纳米流体流动、传热及传质现象.采用恰当的相似变换将偏微分控制方程转化为高阶非线性耦合常微分方程,并通过打靶法进行数值求解,图示并详细分析了不同物理参数对速度、温度及浓度分布的影响.结果显示,速度受滑移参数的影响较大,温度和浓度分别受Biot数和Lewis数的影响较大;随着Casson参数的增大,速度下降而温度和浓度都增加;温度随着Brown(布朗)运动参数或热泳参数的增加而上升;浓度随着Brown运动参数的增大而减小,随着热泳参数的增大而增大,当热泳参数较大时,浓度出现了"回流"现象. 展开更多

关键词 柱坐标 Casson纳米流体 拉伸缸 边界层流动 速度滑移 对流边界条件

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层流射流流动的简化Navier-Stokes方程(SNSE)解

14

作者 高智 《力学学报》 EI 1988年第5期460-466,共7页

本文利用十一种简化 Navier-Stokes 方程(SNSE) 求解已知Navier-Stokes(NS)方程准确解的层射流流动,表明:多数SNSE^([1-6])的解与NS方程的准确解不一致;少数SNSE^([7,8])的解与NS方程的准确解一致,文中在射流的喉部和拐点位置,给出几种S... 本文利用十一种简化 Navier-Stokes 方程(SNSE) 求解已知Navier-Stokes(NS)方程准确解的层射流流动,表明:多数SNSE^([1-6])的解与NS方程的准确解不一致;少数SNSE^([7,8])的解与NS方程的准确解一致,文中在射流的喉部和拐点位置,给出几种SNSE解与准确解的相对偏差,并把粘性及惯性诸项加以定量比较,强调指出:按照边界层理论量级分析为Re^(1/2)和Re^1量级的惯性项以及Re^(-1/2)量级的粘性项具有重要影响;据此从力学角度论证了简化 NS 方程时,保留全部惯性项和合理取舍粘性项的必要性。 展开更多

关键词 粘性流体力学 射流 NAVIER-STOKES方程 边界层流动

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双曲拉伸面上的流动及其热交换 被引量：1

15

作者 A·艾哈迈德 S·阿司哈 +1 位作者 吴承平 张禄坤 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2012年第4期425-433,共9页

研究不可压缩粘性流体,在双曲拉伸面上的边界层流动及其热传导.分别使用级数展开法和局部非相似(LNS)法,得到解析结果和数值结果,给出了表面摩擦和Nusselt数的解析结果和数值结果,并进行了互相比较.同时发现动量和热边界层厚度,随着离... 研究不可压缩粘性流体,在双曲拉伸面上的边界层流动及其热传导.分别使用级数展开法和局部非相似(LNS)法,得到解析结果和数值结果,给出了表面摩擦和Nusselt数的解析结果和数值结果,并进行了互相比较.同时发现动量和热边界层厚度,随着离前缘距离的增加而减小.众所周知,线性拉伸项方程的解,可以作为双曲拉伸首次项方程的解. 展开更多

关键词 双曲拉伸面 边界层流动 热交换 级数展开法 局部非相似(LNS)方法

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基于卷积神经网络的近壁流动高分辨率平均速度场预测方法

16

作者 王少飞 潘翀 齐中阳 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期110-117,共8页

本文设计并验证了基于卷积神经网络的边界层近壁流动高分辨率平均速度场预测方法:首先采用示踪粒子图像对数据集训练卷积神经网络,通过调整神经网络参数可以预测示踪粒子在数据集上的平均跨帧位移;然后使用该卷积神经网络预测像素空间... 本文设计并验证了基于卷积神经网络的边界层近壁流动高分辨率平均速度场预测方法:首先采用示踪粒子图像对数据集训练卷积神经网络,通过调整神经网络参数可以预测示踪粒子在数据集上的平均跨帧位移;然后使用该卷积神经网络预测像素空间中各像素位置的单粒子位移,得到高分辨率的平均速度场信息。将该方法用于预测湍流脉动较小的边界层近壁区的平均流动,能够将空间分辨率提高到单像素精度。误差分析发现,该方法获得的测速精度略优于传统单像素系综平均互相关算法,且对粒子浓度和示踪粒子图像对数目的要求明显低于后者。 展开更多

关键词 粒子图像 卷积神经网络 边界层近壁流动

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应用逐次Taylor级数线性化法在多孔伸展界面上求解高对流Maxwell流体的磁流体动力学流动

17

作者 S·S·莫查 T·哈亚特 +2 位作者 O·M·阿多塞瑞 吴承平(译) 张禄坤(校) 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2012年第8期919-932,共14页

研究不可压缩的高对流Maxwell(UCM)流体,在多孔伸展界面上作磁流体动力学(MHD)的边界层流动.利用相似变换将控制的偏微分方程,变换为非线性常微分方程.采用逐次Taylor级数线性化方法(STLM)求解该非线性问题.对所显现的参数完成速度分量... 研究不可压缩的高对流Maxwell(UCM)流体,在多孔伸展界面上作磁流体动力学(MHD)的边界层流动.利用相似变换将控制的偏微分方程,变换为非线性常微分方程.采用逐次Taylor级数线性化方法(STLM)求解该非线性问题.对所显现的参数完成速度分量的计算,介绍了表面摩擦因数的数值结果,并分析了问题所显现参数的变化. 展开更多

关键词 高对流Maxwell流体 边界层流动 逐次线性化方法

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粘性耗散和热源对含尘流体在不稳定伸展面上流动及其传热的影响

18

作者 B·J·吉瑞斯哈 G·S·鲁帕 +2 位作者 C·S·巴格瓦蒂 张晓庆(译) 张禄坤(校) 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2012年第8期943-956,共14页

研究含尘流体在不稳定伸展面上,作水动力学边界层流动及其热交换问题.研究中计及摩擦生热(粘性耗散)和内部发热或吸热的影响.应用适当的相似变换,将控制流动和热交换的基本方程组,变成一组非线性的常微分方程.利用Runge-Kutta-Fehlberg... 研究含尘流体在不稳定伸展面上,作水动力学边界层流动及其热交换问题.研究中计及摩擦生热(粘性耗散)和内部发热或吸热的影响.应用适当的相似变换,将控制流动和热交换的基本方程组,变成一组非线性的常微分方程.利用Runge-Kutta-Fehlberg-45格式对变换后的方程进行数值求解.按发热进程分两种不同情况分析:VWT(变壁面温度)和VHF(变热通量).物理参数,如像磁场参数、流(体)-固(体微粒)的相互作用参数、不稳定参数、Prandtl数、Eckert数、含尘微粒的数量密度以及热源/汇参数,分别绘出这些物理参数变化时的速度和温度分布曲线;同时,列表和讨论了对壁面温度梯度函数和壁面温度函数的影响. 展开更多

关键词 热交换 边界层流动 伸缩界面 含尘流体 粘性耗散 不均匀热源 数值解

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四桨船舶尾流场特性数值预报研究

19

作者 李想 贾伟 梁宁 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期1187-1199,共13页

四桨船尾部附体的复杂性及内外桨空间布置位置的差异性会导致内外桨载荷分配不均衡。针对上述问题,本文采用CFD方法对四桨船舶的粘性尾流场进行数值模拟研究,从船体周围流场分布、湍流特性等方面详细分析内外桨盘面伴流场差异产生的原因... 四桨船尾部附体的复杂性及内外桨空间布置位置的差异性会导致内外桨载荷分配不均衡。针对上述问题,本文采用CFD方法对四桨船舶的粘性尾流场进行数值模拟研究,从船体周围流场分布、湍流特性等方面详细分析内外桨盘面伴流场差异产生的原因,并与试验结果进行对比分析。研究结果表明,内桨处于船尾湍流区中,受船体边界层影响更甚,这使得内桨桨盘面轴向速度小于外桨盘面,进而导致内外桨负荷分配不均匀;外桨盘面流动为船体边界层流动及湍流尾流区的混合流动,这使得外桨伴流场更不均匀。上述研究可为四桨船舶设计及尾部布局优化提供基础和支撑。 展开更多

关键词 四桨船舶 尾流场 边界层流动 流场均匀度 数值模拟

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角区三维分离流附着鞍点拓扑结构及其演化 被引量：4

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作者 张华 胡波 +1 位作者 Muhammad Yamin Younis 王宏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期857-861,共5页

实验研究角区层流边界层三维定常分离附着鞍点拓扑结构的存在性及其演化规律.二维粒子图像测速(PIV,Particle Image Velocimetry)激光片光源设置于给定平板和不同模型组成的角区对称面,采用微距镜头捕捉对称面奇点附近的局部流动拓扑结... 实验研究角区层流边界层三维定常分离附着鞍点拓扑结构的存在性及其演化规律.二维粒子图像测速(PIV,Particle Image Velocimetry)激光片光源设置于给定平板和不同模型组成的角区对称面,采用微距镜头捕捉对称面奇点附近的局部流动拓扑结构.实验证实在一定流动参数条件下多种形状模型与平板形成的角区均存在有别于经典分离的附着鞍点拓扑结构;随着雷诺数增加或者随着模型钝度的变化,附着鞍点拓扑结构与经典分离鞍点拓扑结构之间存在着一定的演化规律;对附着鞍点拓扑结构与Lighthill经典三维分离模式的关系进行了分析,表明Lighthill经典三维分离模式也适用于分析附着鞍点拓扑结构. 展开更多

关键词 边界层流动 分离 旋涡流动 附着鞍点 粒子图像测速

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