市域列车通过最不利长度隧道的非定常气动特性研究

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作者 付至晨 李田 +1 位作者 李一凡 张继业 《都市快轨交通》 北大核心 2025年第3期61-70,共10页

为探明市域列车通过最不利长度隧道的非定常气动特性,运用三维、非稳态、黏性雷诺平均(reynoldsaveraged navier-stokes,RANS)方程和重整化群(renormalization group,RNG)k-ε两方程湍流模型开展时速160 km/h市域列车隧道空气动力学的... 为探明市域列车通过最不利长度隧道的非定常气动特性,运用三维、非稳态、黏性雷诺平均(reynoldsaveraged navier-stokes,RANS)方程和重整化群(renormalization group,RNG)k-ε两方程湍流模型开展时速160 km/h市域列车隧道空气动力学的数值模拟研究。结果表明:列车的运行显著改变了隧道内的流场结构与压力分布,表现出明显的区域化特征。这种变化主要源于列车引发的压力波传播与反射,以及本体对隧道内空气的挤压作用。车体表面与隧道壁面测点的压力变化存在明显差异,车体表面压力主要受到压缩波和膨胀波到达时间的影响,而壁面压力则受到列车扰动、压力波以及低压区的共同作用,呈现出更复杂的演化规律。列车气动阻力以压差阻力为主,并受到阻塞效应及压力波影响。此外,不同车体在非定常气动响应上差异明显,前三辆车体在出入隧道时的气动力变化主要由隧道进出口扰动引起,而后五辆车体还受到压力波作用,导致侧力、侧滚力矩及摇头力矩等非定常气动力发生剧烈波动。 展开更多

关键词 轨道交通 市域列车 最不利长度隧道 压力波 非定常气动特性 数值模拟

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高速列车受电弓非定常气动特性数值模拟

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作者 贾步超 景所立 +1 位作者 周宁 李艳 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第8期267-271,共5页

受电弓的非定常气动特性严重影响受电弓和接触网之间的受流性能。基于计算流体动力学理论,采用分离涡模拟(DES)方法对受电弓高速运行在有无横风环境下的气动特性进行数值模拟。对受电弓周围流场以及气动力特性进行对比研究。数值计算结... 受电弓的非定常气动特性严重影响受电弓和接触网之间的受流性能。基于计算流体动力学理论,采用分离涡模拟(DES)方法对受电弓高速运行在有无横风环境下的气动特性进行数值模拟。对受电弓周围流场以及气动力特性进行对比研究。数值计算结果通过了风洞试验数据验证。研究结果表明:受电弓受到的气动力具有非常显著的非定常特性;无风环境下受电弓周围流场近似成对称分布,横风会破坏流场的对称性,漩涡向气流背风侧迁移,受电弓表面漩涡脱落的速度和强度增加,且向下游发展的速度以及破碎的速度加快。受电弓框架系统的气动力波动受横风的影响最大,其次为弓头;横风下,受电弓各部件功率谱密度的频率分布更广,弓头的脉动升力具有明显的主频特性,且滑板对此主频的贡献量最大。 展开更多

关键词 高速列车 受电弓 横风 非定常气动特性 数值模拟

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飞行器变后掠过程非定常气动特性形成机理 被引量：12

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作者 陈钱 白鹏 李锋 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期307-313,共7页

可变体飞行器变后掠过程中的时变气动力与力矩特性对于飞行安全具有重要意义,是亟待深入研究的基础问题.通过风洞实验对其开展了研究,揭示了可变体飞行器变后掠引起的气动特性动态迟滞现象及滞回环大小与方向的影响因素.基于风洞实验结... 可变体飞行器变后掠过程中的时变气动力与力矩特性对于飞行安全具有重要意义,是亟待深入研究的基础问题.通过风洞实验对其开展了研究,揭示了可变体飞行器变后掠引起的气动特性动态迟滞现象及滞回环大小与方向的影响因素.基于风洞实验结果和力学中一些重要概念,提出了3种物理效应:流场迟滞效应、附加运动效应、固壁牵连效应,以此定性与定量论证了可变体飞行器变后掠过程中非定常气动特性的形成机理.除了能解释实验现象,这一机理研究亦可用于后续可变体飞行器变后掠过程中的气动特性建模. 展开更多

关键词 可变体飞行器 变后掠 非定常气动特性 流场迟滞 附加运动 固壁牵连

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滑动蒙皮变后掠无人机非定常气动特性研究 被引量：6

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作者 陈钱 白鹏 +1 位作者 陈农 李锋 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期645-650,共6页

为了探索飞机变形过程中的非定常气动特性及其机理,基于滑动蒙皮变后掠无人机这一可变形飞行器大尺度全局变形研究平台,通过风洞实验对其进行了非定常气动特性研究。结果表明:无人机变后掠过程中非定常气动特性曲线在相应的准定常曲线... 为了探索飞机变形过程中的非定常气动特性及其机理,基于滑动蒙皮变后掠无人机这一可变形飞行器大尺度全局变形研究平台,通过风洞实验对其进行了非定常气动特性研究。结果表明:无人机变后掠过程中非定常气动特性曲线在相应的准定常曲线周围形成滞回环;无人机变后掠速率越快,滞回效应越显著;无人机以约7.5°/s的速率变后掠,会使非定常气动特性数值偏离相应的准定常数值5%以上;变后掠无人机非定常气动特性产生的主要原因可能在于流场结构迟滞和机翼附加速度。 展开更多

关键词 变形飞机 非定常气动特性 流场结构迟滞 机翼附加速度 风洞实验 变后掠 滑动蒙皮

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折叠翼变体飞行器非定常气动特性实验研究 被引量：5

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作者 袁明川 史志伟 程克明 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期14-18,共5页

折叠翼变体飞行器是一种可以在飞行中改变自身气动外形的新型飞行器。研制出了一种折叠翼变体飞行器的风洞实验模型,在风洞实验中测得了模型不同变体位置下的气动力以及进行变体运动时气动力的动态变化过程,并通过PIV实验手段获得模型... 折叠翼变体飞行器是一种可以在飞行中改变自身气动外形的新型飞行器。研制出了一种折叠翼变体飞行器的风洞实验模型,在风洞实验中测得了模型不同变体位置下的气动力以及进行变体运动时气动力的动态变化过程,并通过PIV实验手段获得模型周围的流场在变体运动过程中的变化情况。结果表明:在机翼变形过程中,折叠翼模型有明显的非定常气动现象产生,而且折叠变形的速度越大,非定常现象越明显。出现非定常现象的主要原因是变体运动对机翼前缘涡的影响。 展开更多

关键词 折叠翼 变体飞行器 风洞实验 非定常气动特性 气动外形

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微型飞行器低雷诺数矩形扑翼非定常气动特性的数值模拟 被引量：3

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作者 宋书恒 朱国林 张树海 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2008年第2期239-245,共7页

采用双时间步方法求解三维可压缩非定常N-S方程,数值模拟了微型飞行器低雷诺数矩形扑翼的非定常绕流,首先将得到的结果与文献进行了对比,数据间具有较好的一致性。然后针对不同的展弦比、减缩频率及初始攻角,计算了矩形扑翼的非定常气... 采用双时间步方法求解三维可压缩非定常N-S方程,数值模拟了微型飞行器低雷诺数矩形扑翼的非定常绕流,首先将得到的结果与文献进行了对比,数据间具有较好的一致性。然后针对不同的展弦比、减缩频率及初始攻角,计算了矩形扑翼的非定常气动特性及表面流态和动态压力分布,并分析了翼尖涡对扑翼非定常气动特性的影响。 展开更多

关键词 微型飞行器 矩形扑翼 低雷诺数 非定常气动特性 翼尖涡

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风力机三维旋转叶片非定常气动特性数值模拟研究 被引量：2

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作者 胡国玉 孙文磊 曹莉 《可再生能源》 CAS 北大核心 2016年第6期867-871,共5页

文章基于CFD方法对NREL Phase VI风机的气动特性进行了数值模拟。根据NREL定桨变速的实验工况,通过求解三维非定常雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS),基于k-ωSST湍流模型分析了不同风速工况下的风机叶片流场特性,得到了气流沿叶片展向... 文章基于CFD方法对NREL Phase VI风机的气动特性进行了数值模拟。根据NREL定桨变速的实验工况,通过求解三维非定常雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS),基于k-ωSST湍流模型分析了不同风速工况下的风机叶片流场特性,得到了气流沿叶片展向的流动分布。通过与NREL NASA-Ames风洞实验数据的对比,在低风速时采用CFD仿真的计算结果与实验结果更为吻合;在失速区域,由于气流分离的影响,CFD仿真的计算结果与实验结果对比差异较明显。CFD仿真大体上能够较好地预测实验风机的性能,分析动态失速现象发生的原因,揭示叶片在三维旋转效应下的非定常气动特性。 展开更多

关键词 风力发电机 三维旋转效应 非定常气动特性 动态失速 分离流

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动态三角翼的非定常气动特性和压力分布相关研究 被引量：1

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作者 白涛 吕志咏 杨晓峰 《流体力学实验与测量》 EI CSCD 北大核心 2004年第2期38-42,共5页

文章介绍了不同后掠角三角翼在进行俯仰振荡时的动态压力特性,说明这种动态压力特性同三角翼的法向力的变化是密切相关的,试验研究揭示了流态、压力和气动力之间的密切关系。同时试验研究显示三角翼上翼面压力的动态变化曲线呈现出双峰... 文章介绍了不同后掠角三角翼在进行俯仰振荡时的动态压力特性,说明这种动态压力特性同三角翼的法向力的变化是密切相关的,试验研究揭示了流态、压力和气动力之间的密切关系。同时试验研究显示三角翼上翼面压力的动态变化曲线呈现出双峰形态;不同后掠角三角翼在动态试验过程中压力、法向力都具有相似特性。 展开更多

关键词 动态三角翼 非定常气动特性 压力分布 战斗机

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可变展长机翼非定常气动特性数值研究 被引量：1

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作者 韩瀚 于勇 胡俊 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期119-125,共7页

为探索可变展长机翼变形过程中的非定常气动特性及其机理,以ONERA M6机翼为模型,利用动网格技术对其进行了非定常气动特性研究.研究表明:在机翼连续变展长过程中,非定常气动特性曲线以滞回环的形式围绕着相应的准定常曲线;变形周期、攻... 为探索可变展长机翼变形过程中的非定常气动特性及其机理,以ONERA M6机翼为模型,利用动网格技术对其进行了非定常气动特性研究.研究表明:在机翼连续变展长过程中,非定常气动特性曲线以滞回环的形式围绕着相应的准定常曲线;变形周期、攻角和来流马赫数对滞回环有一定影响,但与准定常气动特性相比,单纯的展长变化引起的非定常气动效应并不明显;在一定的计算条件下,非定常升力系数偏离其相应的准定常升力系数的最大值不足2%;可变展长机翼非定常气动特性产生的主要原因在于流场结构迟滞.同时,由于流场结构迟滞效应比较微弱,可变展长机翼的非定常气动特性不显著. 展开更多

关键词 流体力学 可变体飞行器 变展长 非定常气动特性 滞回环 流场结构迟滞效应

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平地横风环境动车组非定常气动特性的试验研究 被引量：3

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作者 崔志国 黄尊地 +2 位作者 周镇斌 常宁 公衍军 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期802-811,共10页

在定常横风环境影响下,动车组在平地工况运行的稳定性、舒适性及安全性将会恶化。为了揭示其恶化的机理,开展动车组在平地工况伴随定常横风下运行的风洞试验,得到列车表面压力随时间变化的曲线后,再对列车受到的非定常气动载荷时域特性... 在定常横风环境影响下,动车组在平地工况运行的稳定性、舒适性及安全性将会恶化。为了揭示其恶化的机理,开展动车组在平地工况伴随定常横风下运行的风洞试验,得到列车表面压力随时间变化的曲线后,再对列车受到的非定常气动载荷时域特性和频域特性进行分析。风洞测试结果表明:在相同风速和同一风向角下,平地动车组车体表面迎风侧1~8号测点和背风侧9~16号测点,其同侧各测点压力平均值在一定范围内波动,总体相差不大。当风向角为90°时,测点压力的幅值和最值随风速的增大而增大,其平均值与风洞来流风速的二次方成正比,即非定常气动压力振动剧烈,波动幅度明显增大。当合成风风速为60 m/s时,测点气动压力的平均值、最小值和最大值随风向角增大呈现先增大后减小的趋势,呈现正弦函数变化规律;当风向角增加到75°时,出现拐点,即最值点;车体表面两侧测点的幅值随风速的增大而增大,即非定常气动压力振动剧烈,振动幅度明显增大。而横风风速和风向角对非定常气动载荷的主振动频率带的影响不大;车体中部两侧测点的频率峰值均集中在0~18 Hz范围内,主振动频率均集中在0~4 Hz区间内,还明显存在频率为4~6 Hz,6~8 Hz和10~14 Hz的3个频域带。研究结论可为高速动车组、城际动车组的车体设计提供理论依据和数据参考。 展开更多

关键词 横风环境 动车组 非定常气动特性 试验研究 车体设计

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旋翼跨音速非定常黏性绕流的高效CFD模拟方法 被引量：2

11

作者 吴琪 招启军 +1 位作者 林永峰 印智昭 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期212-219,共8页

为提高旋翼跨音速黏性绕流CFD模拟的效率,建立了一套基于隐式LU-SGS算法和OpenMP并行策略的旋翼非定常流场高效数值求解方法。首先,基于二维剖面翼型的Poisson方程求解和网格插值、翻折方法生成绕桨叶的O-C-O型贴体正交网格,并采用高效... 为提高旋翼跨音速黏性绕流CFD模拟的效率,建立了一套基于隐式LU-SGS算法和OpenMP并行策略的旋翼非定常流场高效数值求解方法。首先,基于二维剖面翼型的Poisson方程求解和网格插值、翻折方法生成绕桨叶的O-C-O型贴体正交网格,并采用高效的"扰动衍射"(Disturbance diffraction method,DDM)挖洞方法、并行化″Inverse map″(IM)的贡献单元搜索方法,构建了旋翼运动嵌套网格系统。在此基础上,以耦合S-A湍流模型的非定常RANS方程为主控方程,对流通量采用高精度的Roe-MUSCL格式进行离散,时间推进采用隐式LU-SGS双时间方法,同时采用OpenMP并行策略加速旋翼流场求解。最后,运用所建立的方法分别对悬停ONERA 7A旋翼、前飞Caradonna-Tung(C-T)旋翼无升力状态及SA349/2旋翼有升力状态的气动特性及涡尾迹特征进行了模拟,通过与试验值对比验证了文中方法在旋翼非定常流场CFD模拟中的有效性和高效性。 展开更多

关键词 旋翼 非定常气动特性 隐式算法 并行策略 S-A湍流模型 运动嵌套网格

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强源场干扰下飞行物气动特性的三维数值模拟

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作者 徐明 王政 +6 位作者 李华 张树道 洪滔 付峥 董志伟 安建祝 董航 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期217-230,共14页

出于飞行安全的目的,开展了强源场干扰下飞行物气动特性的三维数值模拟工作.建立了三维力学模型,采用验证过的数值方法求解其控制方程组,给出飞行物承受强源场干扰的流场演化,计算得出飞行物气动特性的实时变化.模拟与计算结果表明,强... 出于飞行安全的目的,开展了强源场干扰下飞行物气动特性的三维数值模拟工作.建立了三维力学模型,采用验证过的数值方法求解其控制方程组,给出飞行物承受强源场干扰的流场演化,计算得出飞行物气动特性的实时变化.模拟与计算结果表明,强源场的干扰效应一方面依赖于飞行物受扰动前的巡航速度,另一方面受制于强源场演化状态. 展开更多

关键词 强源场 干扰效应 飞行物 非定常气动特性 有限体积法

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柔性扑翼气动结构耦合特性数值研究 被引量：6

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作者 陈利丽 宋笔锋 +1 位作者 宋文萍 杨文青 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2015年第1期125-133,共9页

微型扑翼体积小、重量轻,其柔性变形对气动特性有显著的影响。通过求解雷诺平均N-S方程(ReynoldsAveraged Navier-Stokes,RANS)和结构动力学方程,对微型柔性扑翼飞行器的气动结构耦合特性进行了数值模拟研究。针对微型扑翼的大幅运动,... 微型扑翼体积小、重量轻,其柔性变形对气动特性有显著的影响。通过求解雷诺平均N-S方程(ReynoldsAveraged Navier-Stokes,RANS)和结构动力学方程,对微型柔性扑翼飞行器的气动结构耦合特性进行了数值模拟研究。针对微型扑翼的大幅运动,发展了适用于扑翼的气动结构耦合数值计算方法,研究了微型扑翼的气动结构耦合特性。通过求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程得到微型扑翼的非定常气动特性;利用哈密顿原理(Hamilton Principle)推导了扑翼的结构动力学方程,采用结构有限元方法对该动力学方程进行离散并求解,得到扑翼的动态结构特性;采用松耦合方法进行迭代。计算结果与风洞实验结果相比吻合良好,验证了所发展方法的有效性。在此基础上研究了惯性力和关键运动参数对柔性扑翼气动及结构特性的影响规律,有助于比较详细、全面地了解微型扑翼的气动机理,为柔性扑翼的设计提供了参考依据。 展开更多

关键词 微型扑翼 气动结构耦合 雷诺平均 NAVIER-STOKES 结构动力学 非定常气动特性

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S826叶型的非定场气动力特性的数值研究 被引量：2

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作者 陈榴 杨爱玲 戴韧 《流体机械》 CSCD 北大核心 2007年第8期14-18,共5页

利用自行开发的二维非定常Eu ler方程的求解程序模拟S826叶型的外部非定常绕流,分别研究了在俯仰振动、平振以及俯仰与平振耦合的情况下叶型的气动特性。研究表明,随着折合频率,振幅值的增大,迟滞效应增强;平振与俯仰振动耦合时,当-90&#... 利用自行开发的二维非定常Eu ler方程的求解程序模拟S826叶型的外部非定常绕流,分别研究了在俯仰振动、平振以及俯仰与平振耦合的情况下叶型的气动特性。研究表明,随着折合频率,振幅值的增大,迟滞效应增强;平振与俯仰振动耦合时,当-90°≤≤90°时,气动力是激振力;当90°<<270°时,气动力为阻尼力。 展开更多

关键词 欧拉方程 S826叶型 非定常气动力特性 数值模拟

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基于BEM与CFD数值模拟的风力机叶片气动性能分析 被引量：1

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作者 史先路 赵凡 +1 位作者 赵凯 赵军华 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1612-1618,共7页

为阐明转子叶尖损失效应以及动态失速效应对风力机气动性能预测的影响,文章采用计算流体力学(CFD)以及叶素动量理论(BEM)两种方法分析预测了不同风场条件下的叶片气动性能,研究了三维旋转效应下叶片表面的非定常气动特性。结果表明:在... 为阐明转子叶尖损失效应以及动态失速效应对风力机气动性能预测的影响,文章采用计算流体力学(CFD)以及叶素动量理论(BEM)两种方法分析预测了不同风场条件下的叶片气动性能,研究了三维旋转效应下叶片表面的非定常气动特性。结果表明:在离心力和科氏力作用下,叶片吸力面发生流动分离,随着风速的增加,失速区域逐渐增大;叶片翼型截面前缘吸力侧受风速影响较大;在非定常来流条件下,叶尖部位尤其是前缘对来流敏感程度较高。通过不同叶尖损失校正模型对叶片载荷的预测结果对比可以看出,针对BEM进行的叶根叶尖修正计算结果更接近于CFD模拟结果,但是,在叶根和叶尖部位仍存在一定偏差。 展开更多

关键词 风力机 非定常气动特性 分离流 BEM 叶根叶尖损失修正

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倾转机翼旋翼无人机倾转过渡状态数值模拟 被引量：1

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作者 王宗辉 杨云军 +1 位作者 赵弘睿 赵佳祥 《现代防御技术》 北大核心 2024年第3期9-19,共11页

倾转机翼旋翼无人机相较于传统构型倾转旋翼机能够显著改善悬停状态旋翼尾迹对机翼的气动干扰影响,提高飞行效率。针对该构型无人机具有复杂非定常气动特性的连续倾转过渡过程,采用由经典的分离涡模拟方法(DES)改进得到的延迟分离涡模... 倾转机翼旋翼无人机相较于传统构型倾转旋翼机能够显著改善悬停状态旋翼尾迹对机翼的气动干扰影响,提高飞行效率。针对该构型无人机具有复杂非定常气动特性的连续倾转过渡过程,采用由经典的分离涡模拟方法(DES)改进得到的延迟分离涡模拟方法(DDES)对其进行流场气动干扰计算,倾转过渡过程中无人机前飞速度、旋翼桨距角、机身与固定翼迎角以及短舱倾转角都随时间动态变化。通过与无倾转机翼传统构型对比,分析了倾转过渡过程气动性能变化以及流场机理。仿真计算结果表明,倾转初始状态无人机受到旋翼下洗流影响较小,在30°短舱倾转角以前的倾转过程,由于倾转机翼段阻力增大,导致旋翼需用拉力增大。倾转机翼段在倾转过程中产生的分离涡与旋翼下洗流尾迹产生碰撞干扰,导致在机翼翼梢位置产生更大的尾迹干扰区域,并且对内侧固定翼翼梢产生下洗效果,降低了整机升力。 展开更多

关键词 倾转机翼 无人机 延迟分离涡模拟 倾转过渡 气动干扰 非定常气动特性

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飞机外翼段大尺度剪切式变后掠设计与分析 被引量：16

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作者 陈钱 白鹏 +2 位作者 尹维龙 冷劲松 李锋 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2013年第1期40-46,共7页

飞机大尺度全局变形过程中存在诸多需要研究的基础问题,为此构建了研究平台并开展了实验研究。基于飞行器机翼"旋转变后掠"与"剪切变后掠"的气动特性计算结果,设计了气动特性相对较优的飞机外翼段大尺度剪切式变后... 飞机大尺度全局变形过程中存在诸多需要研究的基础问题,为此构建了研究平台并开展了实验研究。基于飞行器机翼"旋转变后掠"与"剪切变后掠"的气动特性计算结果,设计了气动特性相对较优的飞机外翼段大尺度剪切式变后掠方式;研制了基于可控变形结构与连续变形规律的实验模型;进行了风洞实验研究。结果表明:本文研制的剪切式变后掠飞机在蒙皮、结构、驱动、控制等方面满足气动特性研究的需求;其准定常气动特性曲线显示出变后掠的较大气动效益;其非定常气动特性曲线呈现出滞回环,原因可能在于"机翼附加速度效应"和"流场结构迟滞效应"。 展开更多

关键词 变形飞机 剪切式变后掠 风洞实验 变形结构 变形控制 非定常气动特性 迟滞效应

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