马赫数3超声速来流湍流度对平板模型边界层转捩影响的试验研究

1

作者 李猛 赵慧勇 +2 位作者 袁强 陈力 母金河 《实验流体力学》 CSCD 北大核心 2024年第6期56-64,共9页

针对超声速来流湍流度对转捩影响的风洞试验数据缺乏的现状,开展了马赫数3条件下不同来流湍流度对平板模型边界层转捩影响的试验研究。在中国空气动力研究与发展中心0.3 m×0.3 m跨超声速风洞(FL–24y)内,通过改变风洞稳定段内的稳... 针对超声速来流湍流度对转捩影响的风洞试验数据缺乏的现状,开展了马赫数3条件下不同来流湍流度对平板模型边界层转捩影响的试验研究。在中国空气动力研究与发展中心0.3 m×0.3 m跨超声速风洞(FL–24y)内,通过改变风洞稳定段内的稳流参数,实现了来流湍流度在0.82%~1.63%范围内变化。利用干涉瑞利散射技术测量来流湍流度,利用红外热图技术测量平板模型表面温度分布,得到了来流湍流度对转捩起始和结束位置影响的试验数据。根据试验来流条件,采用γ–Re_(θ)转捩模型对平板模型边界层转捩进行数值计算,并将计算结果与风洞试验数据进行对比。结果表明:平板模型转捩试验测量结果和数值计算结果符合较好,2种方法得到的转捩起始位置相对误差小于2%,转捩结束位置相对误差小于5%。本文试验结果可以为研究超声速来流湍流度对边界层转捩的影响规律提供数据支撑。 展开更多

关键词 湍流度 转捩 红外 干涉瑞利散射 超声速

在线阅读 下载PDF 职称材料

壁面粗糙度对隔离段气动性能影响的数值计算

2

作者 张凡 周少伟 +2 位作者 王艳华 李于来 戴军 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1725-1734,共10页

针对粗糙度对隔离段性能影响,本文开展了不同粗糙度大小、不同粗糙度分布对相同背压下隔离段内激波串发展以及对隔离段出口气流参数影响的数值计算。隔离段进口马赫数2.0,总压0.82 MPa,总温840 K。研究结果表明:与光滑壁面相比,整体布... 针对粗糙度对隔离段性能影响,本文开展了不同粗糙度大小、不同粗糙度分布对相同背压下隔离段内激波串发展以及对隔离段出口气流参数影响的数值计算。隔离段进口马赫数2.0,总压0.82 MPa,总温840 K。研究结果表明:与光滑壁面相比,整体布置粗糙度时,边界层转捩提前,激波串起始位置向上游移动,隔离段出口气流参数下降;当粗糙带布置在50S时,随着粗糙度的增加,激波串起始位置后移;当粗糙带布置在70S时,随着粗糙度的增加,隔离段出口气流总压恢复系数升高。因此,合理布置粗糙度位置及大小能够使隔离段具有更优的性能。 展开更多

关键词 隔离段 气动性能 粗糙度 流动控制 边界层转捩 激波 流动损失 数值计算

在线阅读 下载PDF 职称材料

水下航行体边界层转捩流动结构实验研究

3

作者 刘瑶瑶 潘翀 +1 位作者 郭辉 刘建华 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期14-22,共9页

采用激光诱导荧光(Laser Induced Fluorescence,LIF)和粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术,对自由湍流条件下SUBOFF模型转捩边界层中的流动结构进行精细测量。实验在北京航空航天大学大型低速回流水洞中进行,SUBOFF模型... 采用激光诱导荧光(Laser Induced Fluorescence,LIF)和粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术,对自由湍流条件下SUBOFF模型转捩边界层中的流动结构进行精细测量。实验在北京航空航天大学大型低速回流水洞中进行,SUBOFF模型长度为1.436 m,基于模型长度和来流速度的实验雷诺数为3.35×10^(5)。采用流动显示灰度场和有限时间李雅普诺夫指数(Finite-Time Lyapunov Exponents,FTLEs)对转捩边界层中的涡结构进行识别,并对转捩过程中发卡涡、二次涡等典型拟序结构的生成演化过程进行分析。采用两点相关方法提取转捩区拟序结构,同时采用椭圆拟合方法计算相干结构倾角,计算结果表明,结构倾角沿法向先增大后减小,在边界层附近达到最大值。为深入研究转捩流动结构特性,发展了基于流动显示的湍流/非湍流界面(T/NT)识别方法,并对界面几何特性进行了研究。研究结果表明,在转捩过程中,界面的法向高度和分形维数沿程增长。 展开更多

关键词 边界层转捩 流动显示 有限时间李雅普诺夫指数 湍流/非湍流界面

在线阅读 下载PDF 职称材料

进口雷诺数和湍流度对压气机叶栅流动特性影响

4

作者 杜文海 陈珂 +2 位作者 彭旻扬 王硕琨 张燕峰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1607-1615,共9页

针对高空条件下,无人机发动机的压气机气动性能明显下降的问题,本文以某高亚声速压气机叶型V103为研究对象,采用数值模拟方法研究了3种雷诺数(Re=1.5×10^(5),4.5×10^(5),1.2×106)条件下,不同来流湍流度(Tu=1%,3%,5%,6%,7... 针对高空条件下,无人机发动机的压气机气动性能明显下降的问题,本文以某高亚声速压气机叶型V103为研究对象,采用数值模拟方法研究了3种雷诺数(Re=1.5×10^(5),4.5×10^(5),1.2×106)条件下,不同来流湍流度(Tu=1%,3%,5%,6%,7.5%,10%)对压气机叶栅内部流动特性的影响,分析了流动分离和转捩之间的变化关系,以及由此引起的叶型损失变化规律。研究结果表明:当湍流度不变时,随着雷诺数减小,分离泡长度增加,但分离点位置不变;当雷诺数不变,湍流度减小,层流分离点位置会提前,并且前移现象在低雷诺数下更明显;当湍流度增加,叶片表面分离泡消失,但损失仍然呈现出随着湍流度增加而增大的趋势;在不同雷诺数条件下,都存在一个对应于最小叶型损失的来流湍流度,且该湍流度随着雷诺数的减小而略有增大。本文为修正低雷诺数条件下压气机叶型损失模型和发展预测压气机高空低雷诺数效应的数值模型提供理论指导。 展开更多

关键词 低雷诺数 进口湍流度 流动分离 边界层分离 转捩 叶型损失 数值模拟 压气机叶栅 表面边界层

在线阅读 下载PDF 职称材料

湍流边界层逆转捩机制的实验研究 被引量：3

5

作者 张振 孙智利 颜大椿 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期305-309,共5页

实验研究了板面向下的平板边界层中的逆转捩现象,测量了加热前后湍能生成项,耗散项和吸收项的变化规律,初步解释了逆转捩发生的物理机制。实验结果表明,通过加热,形成稳定的密度分层结构,在距离平板前缘400—1000mm范围内,湍能生成项变... 实验研究了板面向下的平板边界层中的逆转捩现象,测量了加热前后湍能生成项,耗散项和吸收项的变化规律,初步解释了逆转捩发生的物理机制。实验结果表明,通过加热,形成稳定的密度分层结构,在距离平板前缘400—1000mm范围内,湍能生成项变为负值,成为实际上的湍能集中吸收区,使得边界层内层的湍流能量被迅速吸收;近壁区的小尺度涡对于湍能的耗散作用进一步增强;同时浮力引起的湍能吸收项对湍能输运也起到了很好的抑制作用。外层流动失去了能量来源,从而使得流动逐渐从湍流演变为层流。 展开更多

关键词 湍流边界层 逆转捩 稳定分层流动

在线阅读 下载PDF 职称材料

溢流反弧段紊流过渡区的边界层特性 被引量：1

6

作者 张志昌 李建中 +1 位作者 牛争鸣 杨永全 《西安理工大学学报》 CAS 1997年第1期40-45,共6页

利用高速水力学国家重．或实验室的激光测速仪对三种不同粗糙度、两种反弧半径的溢流反弧段的水流流速进行了测量，对边界居特性进行了分析研究。试验分析表明，水流流态、壁面粗糙度和壁面曲率对边界居特性有明显的影响。

关键词 湍流过渡区 边界层 粗糙度 溢流 反弧段 高速流

在线阅读 下载PDF 职称材料

来流湍流度对边界层发展的影响 被引量：1

7

作者 王晋军 连淇祥 邢玉山 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第2期193-197,共5页

应用ＬＤＶ（ＬａｓｅｒＤｏｐｐｌｅｒＶｅｌｏｃｉｍｅｔｅｒ）测速技术及氢气泡流动显示技术对水流中平板边界层的发展进行了详细的观测，研究了来流湍流度对边界层转捩、湍流边界层特性等的影响，得到了层流边界层、转捩区、湍流边... 应用ＬＤＶ（ＬａｓｅｒＤｏｐｐｌｅｒＶｅｌｏｃｉｍｅｔｅｒ）测速技术及氢气泡流动显示技术对水流中平板边界层的发展进行了详细的观测，研究了来流湍流度对边界层转捩、湍流边界层特性等的影响，得到了层流边界层、转捩区、湍流边界层区的分区界限，在本实验条件下，来流湍流度对边界层转捩有非常明显的作用，但对湍流边界层的特性影响不大． 展开更多

关键词 转捩 湍流 边界层 流动参数测量 流动显示

在线阅读 下载PDF 职称材料

应用γ-Re_θ湍流模型模拟超声速进气道流动 被引量：1

8

作者 颜培刚 韩万金 严红明 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期95-98,共4页

为了准确预估转捩起始点位置,采用考虑转捩的γ-Reθ湍流模型,对锥体高超声速流场和平板激波/边界层干扰流场进行了验证,有效地预测了边界层转捩位置、激波/边界层干扰的复杂波系结构、分离流动以及气动加热现象,且比传统的湍流模型具... 为了准确预估转捩起始点位置,采用考虑转捩的γ-Reθ湍流模型,对锥体高超声速流场和平板激波/边界层干扰流场进行了验证,有效地预测了边界层转捩位置、激波/边界层干扰的复杂波系结构、分离流动以及气动加热现象,且比传统的湍流模型具有更高的可信度.设计了三压缩角和等熵压缩型面进气道流场,计算结果表明,等熵压缩型面设计具有较好的喉部通流能力和较高的总压恢复性能,在进气道喉部之后,两方案性能基本一致. 展开更多

关键词 超声速流动 湍流模型 转捩 激波 边界层

在线阅读 下载PDF 职称材料

加糙平板湍流边界层紊动特性 被引量：1

9

作者 王晋军 董曾南 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1991年第4期502-508,共7页

本文应用偏振差动式激光测速仪对加糙平板湍流边界层紊动特性进行了研究,得到了紊动强度、三阶矩、四阶矩、概率密度分布、功率谱、自相关等特征量。结果表明,可据高阶矩的符号来对湍流边界层沿垂向进行分区,并给出了分区标准,同时发现... 本文应用偏振差动式激光测速仪对加糙平板湍流边界层紊动特性进行了研究,得到了紊动强度、三阶矩、四阶矩、概率密度分布、功率谱、自相关等特征量。结果表明,可据高阶矩的符号来对湍流边界层沿垂向进行分区,并给出了分区标准,同时发现,加糙使边界层湍流趋于均匀、各向同性,即概率密度分布更接近于高斯分布。 展开更多

关键词 湍流 边界层 加糙平板 紊动特性

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于转捩模型的低雷诺数翼型优化设计研究 被引量：8

10

作者 王科雷 祝小平 +1 位作者 周洲 许晓平 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期580-587,共8页

以微小型无人机翼型研究为背景,开展了低雷诺数翼型的气动特性及优化设计研究。首先采用求解雷诺平均N-S方程的有限体积法,对典型低雷诺数下NACA0012翼型标模进行数值模拟,对比分析了SA、SST k-ω湍流模型、低雷诺数修正SST k-ω模型以... 以微小型无人机翼型研究为背景,开展了低雷诺数翼型的气动特性及优化设计研究。首先采用求解雷诺平均N-S方程的有限体积法,对典型低雷诺数下NACA0012翼型标模进行数值模拟,对比分析了SA、SST k-ω湍流模型、低雷诺数修正SST k-ω模型以及k-kL-ω转捩模型的适用性和准确性。然后通过对低雷诺数下NACA0012翼型表面流场结构和流动特征的详细分析,提出了基于控制流动转捩位置改善翼型上边界层形态的低雷诺数翼型设计思想。最终基于转捩模型对SD7037翼型进行了多目标优化设计,设计结果表明优化后翼型气动性能得到了较大改善,最大升阻比可以提高约58.23%,在0°迎角下翼型上表面层流区域面积增大约26.8%,在4°迎角下翼型上表面流动转捩位置前移约0.15倍弦长,下游流动亦由优化前完全分离状态改变为实现流动再附,进一步验证了低雷诺数翼型设计思路的可靠性与可行性。 展开更多

关键词 微小型无人机 低雷诺数 转捩模型 边界层 流场结构 流动特征 多目标优化设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

简化三方程转捩模型在高超声速流动中的应用 被引量：1

11

作者 蔡林峰 李昊歌 +1 位作者 赵文文 陈伟芳 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2019年第6期945-949,982,共6页

在雷诺平均方法的基础上,通过耦合k-ωSST湍流模型和间歇因子转捩模型,引入湍流模型和转捩模型的可压缩修正方法,对高超声速平板、双楔、尖锥三类模型边界层转捩流动开展了数值模拟研究。与实验结果的对比分析表明基于压力梯度表征参数T... 在雷诺平均方法的基础上,通过耦合k-ωSST湍流模型和间歇因子转捩模型,引入湍流模型和转捩模型的可压缩修正方法,对高超声速平板、双楔、尖锥三类模型边界层转捩流动开展了数值模拟研究。与实验结果的对比分析表明基于压力梯度表征参数T w=R TΩ/ω的简化三方程转捩模型,能够准确捕捉高超声速平板边界层流动的转捩起始位置、转捩区域长度以及湍流区壁面热流。而对于双楔、尖锥模型,改进前的简化三方程转捩模型由于受到流动可压缩效应的影响,边界层转捩后湍流区的壁面热流模拟预测结果明显高于实验值。在添加模型可压缩修正方法后,转捩区域长度和湍流区壁面热流模拟结果得到有效改善,与实验值吻合较好。可见,简化三方程转捩模型在添加可压缩修正方法后具备准确模拟预测高超声速边界层流动转捩的潜力。 展开更多

关键词 简化三方程转捩模型 湍流模型 可压缩修正 高超声速 边界层转捩 斯坦顿数 壁面热流

在线阅读 下载PDF 职称材料

壁温对钝三角翼边界层稳定性及转捩影响 被引量：3

12

作者 马祎蕾 余平 姚世勇 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2020年第6期1017-1026,I0001,共11页

选择典型的高超声速流动条件,基于线性稳定性理论研究了不同壁温条件对典型大后掠角平板钝三角翼外形高超声速三维边界层流动稳定性及转捩的影响。研究表明,壁温比的增加促进横流和第一模态波的增长,第二模态波受到抑制,钝三角翼表面N... 选择典型的高超声速流动条件,基于线性稳定性理论研究了不同壁温条件对典型大后掠角平板钝三角翼外形高超声速三维边界层流动稳定性及转捩的影响。研究表明,壁温比的增加促进横流和第一模态波的增长,第二模态波受到抑制,钝三角翼表面N值分布的变化呈现随壁温比增加先减小后增大的特点,预示在高壁温比下(绝热壁附近,约0.8)将出现转捩反转;转捩反转的内在机理在于壁温比对不同模态彼此相反的影响规律以及在不同位置不同的影响量值,导致在低壁温比区壁温比的增加主要影响第二模态,引起转捩延迟,而在高壁温比区壁温比的增加对第一模态的影响超过了对第二模态的影响,转而造成转捩前移。 展开更多

关键词 平板三角翼 壁温比 边界层 流动稳定性 转捩

在线阅读 下载PDF 职称材料

可压缩平板边界层流动的湍流/非湍流界面层空间分布的统计特性

13

作者 黄智康 刘锋 +1 位作者 张欣羡 周毅 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期709-718,共10页

为揭示可压缩湍流边界层中湍流/非湍流界面层(TNTI)空间分布的演化规律,对马赫数Ma为2.9的空间发展平板湍流边界层流动进行直接数值模拟研究。通过湍流体积分数确定涡量阈值,从而获得TNTI的外边界,并以此为基准统计发现条件平均的涡量... 为揭示可压缩湍流边界层中湍流/非湍流界面层(TNTI)空间分布的演化规律,对马赫数Ma为2.9的空间发展平板湍流边界层流动进行直接数值模拟研究。通过湍流体积分数确定涡量阈值,从而获得TNTI的外边界,并以此为基准统计发现条件平均的涡量和法向速度在TNTI处骤降。根据TNTI的统计结果发现,在湍流段平均界面层,平均TNTI高度和边界层名义厚度保持线性关系。TNTI高度的概率密度函数满足正态分布。在湍流段,界面层高度的均方根(RMS)与平均界面层高度之比呈线性减小的趋势,界面层高度和瞬时摩擦力系数的相关性系数近似为0。随着湍流边界层发展,界面层高度的RMS逐渐趋于常数。 展开更多

关键词 可压缩流动 平板边界层 湍流/非湍流界面层 湍流体积分数 涡量阈值 法向速度 界面层高度 边界层名义厚度

在线阅读 下载PDF 职称材料