空气动力学领域大模型研究思考与展望

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作者 唐志共 钱炜祺 +5 位作者 何磊 林杰 黄铭基 赵暾 王岳青 袁先旭 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期1-11,I0001,共12页

大模型技术作为人工智能领域发展最为迅速的方向,在自然语言处理和计算机视觉等领域取得巨大成功,也在朝着赋能科学研究领域蓬勃发展,已成为空气动力学领域研究的全新手段,在指导加速空气动力实验与计算、辅助空气动力理论和知识发现等... 大模型技术作为人工智能领域发展最为迅速的方向,在自然语言处理和计算机视觉等领域取得巨大成功,也在朝着赋能科学研究领域蓬勃发展,已成为空气动力学领域研究的全新手段,在指导加速空气动力实验与计算、辅助空气动力理论和知识发现等方面存在巨大潜力。本文首先对大模型进行了概述,分析了大模型的4个主要特征,并将大模型分为大语言模型、视觉大模型和科学大模型。其次,初步给出了空气动力学领域科学计算大模型的概念内涵,从流场预测、湍流建模、气动性能预测、气动外形设计等方面介绍了研究现状。然后,从模型架构、反馈对齐、大规模气动数据的生成等角度对空气动力学领域大模型的关键技术进行了深入分析和探讨。最后,对空气动力学领域大模型未来的重点发展方向,包括构建统一的预训练基础模型、融入气动知识支撑科学发现、发展领域智能体等,进行了展望。 展开更多

关键词 空气动力学 人工智能 大模型 深度学习 流体力学

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智能空气动力学若干研究进展及展望 被引量：8

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作者 唐志共 朱林阳 +5 位作者 向星皓 何磊 赵暾 王岳青 钱炜祺 袁先旭 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第7期1-35,I0001,共36页

智能空气动力学是人工智能与空气动力学的结合,融入了第四研究范式(数据驱动)的独特研究方法,已逐步发展成为一门独立的交叉学科。本文首先对智能空气动力学的概念和内涵进行了剖析,简述了智能空气动力学的主要研究方法,然后介绍了智能... 智能空气动力学是人工智能与空气动力学的结合,融入了第四研究范式(数据驱动)的独特研究方法,已逐步发展成为一门独立的交叉学科。本文首先对智能空气动力学的概念和内涵进行了剖析,简述了智能空气动力学的主要研究方法,然后介绍了智能空气动力学在流场预测、转捩/湍流建模、多源数据融合、气动力/热建模、流场特征信息提取等方面研究进展及本团队开展的相关工作,最后展望了智能空气动力学的发展趋势和未来的研究设想。 展开更多

关键词 智能空气动力学 人工智能 研究范式 数据驱动 机器学习

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高速空气动力学三大手段数据融合研究进展 被引量：6

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作者 唐志共 袁先旭 +3 位作者 钱炜祺 肖涵山 毕林 王文正 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第8期44-58,I0001,共16页

风洞试验、数值计算和模型飞行试验三大手段的深度融合,是开展新一代高速飞行器研究的必然需求。本文重点介绍了高速风洞试验设备、数值计算软硬件建设和航天模型飞行试验能力建设情况,以及自主研制的表面温度、热流、脉动压力、摩阻等... 风洞试验、数值计算和模型飞行试验三大手段的深度融合,是开展新一代高速飞行器研究的必然需求。本文重点介绍了高速风洞试验设备、数值计算软硬件建设和航天模型飞行试验能力建设情况,以及自主研制的表面温度、热流、脉动压力、摩阻等飞行试验测量技术;并根据气动数据融合特点,提出了一种基于气动数据和物理模型相关度的融合准则,发展了基于组合深度神经网络的气动数据融合方法,解决了不同来源数据之间的数据关联问题,大幅提升了融合数据的可信度,在某高速飞行器俯仰力矩系数和头罩典型构型的气动热数据天地关联方面得到成功应用;综合运用三大手段,开展了高速激波-边界层干扰基础流动问题研究,建立了激波-边界层干扰力/热载荷天地相关性经验公式,修正了压力-热流关联关系,并首次证实了分离泡低频振荡现象在真实飞行条件下客观存在。 展开更多

关键词 数值模拟 风洞试验 飞行试验 超声速 数据融合

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跨声速空腔剪切层动态特征传播特性研究

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作者 周方奇 王显圣 +3 位作者 杨党国 吴继飞 杨可 董宾 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期103-108,共6页

开式空腔流动发生时,剪切层内旋涡运动与腔内前传声波相互作用,引发空腔自持振荡现象。针对长深比为7的开式空腔,采用脉动压力测试技术,在Ma=0.9来流条件下开展腔内剪切层动态特征试验研究,通过频谱分析和互相关分析,揭示剪切层动态特... 开式空腔流动发生时,剪切层内旋涡运动与腔内前传声波相互作用,引发空腔自持振荡现象。针对长深比为7的开式空腔,采用脉动压力测试技术,在Ma=0.9来流条件下开展腔内剪切层动态特征试验研究,通过频谱分析和互相关分析,揭示剪切层动态特征发展机制和模态噪声传播规律。结果表明:剪切层内单调增大的宽频噪声和类余弦分布的模态噪声相互叠加,使剪切层整体动态特征呈波浪上升发展;模态噪声逆流向上行传播,其速度同样呈类余弦分布,变化趋势与模态噪声幅值保持一致。结合Rossiter模态预估理论发现:同频率的上行模态声波与下行旋涡相互作用,产生了类驻波现象,导致模态噪声功率谱密度和传播速度沿流向周期性变化。 展开更多

关键词 空腔 跨声速 剪切层 噪声 传播 动态特征

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翼型/平板湍流边界层脉动压力波数-频率谱声学风洞阵列实验研究

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作者 陈宝凯 刘婷婷 +2 位作者 李冯杰 李士伟 赵鲲 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期77-85,共9页

在声学风洞中利用嵌入式齐平安装的脉动压力传感器表面线阵列,对光滑平板和不同迎角翼型的湍流边界层脉动压力波数-频率谱进行了测量和分析,从而比较波数-频率谱以及评估ChaseⅠ模型的预测性能。实验结果揭示了线阵列在测量平板和翼型... 在声学风洞中利用嵌入式齐平安装的脉动压力传感器表面线阵列,对光滑平板和不同迎角翼型的湍流边界层脉动压力波数-频率谱进行了测量和分析,从而比较波数-频率谱以及评估ChaseⅠ模型的预测性能。实验结果揭示了线阵列在测量平板和翼型的波数-频率谱方面的测量能力和准确性。平板的实测数据与ChaseⅠ模型预测较为吻合,而翼型的预测结果则显示出一定偏差,说明表面压力梯度对波数-频率谱有影响。此外,风速和迎角变化也显著影响翼型的波数-频率谱,说明ChaseⅠ模型在翼型预测上存在局限性。本文研究成果可为流激振动与噪声工程应用与领域研究提供参考。 展开更多

关键词 波数-频率谱 翼型 平板 脉动压力传感器表面阵列 ChaseⅠ模型

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可变直径倾转四旋翼机气动及噪声特性分析

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作者 李伟 张夏阳 +2 位作者 杨帆 曹宸恺 刘超凡 《海军航空大学学报》 2025年第2期259-268,共10页

旋翼在变直径过程中存在非定常桨-涡干扰、变几何外形及大范围刚体运动等非定常物理特征,可能导致独特的气动噪声特性行为。基于雷诺平均Navier-Stokes方程和运动嵌套网格,建立了一套适用于可变直径倾转四旋翼机流场模拟方法,并采用Fara... 旋翼在变直径过程中存在非定常桨-涡干扰、变几何外形及大范围刚体运动等非定常物理特征,可能导致独特的气动噪声特性行为。基于雷诺平均Navier-Stokes方程和运动嵌套网格,建立了一套适用于可变直径倾转四旋翼机流场模拟方法,并采用Farassat 1A公式进行气动噪声预测分析。通过相关试验对比,验证了所提方法的有效性。针对悬停和前飞状态下不同直径倾转四旋翼机气动及噪声特性开展研究。结果表明,悬停状态下,直径越大,旋翼气动载荷波动幅值越大,波动幅值与旋翼直径大小呈正相关。悬停状态下,旋翼直径减小,全机流场干扰现象更为明显,桨尖涡掺混特性逐渐增强。前飞状态下,全机流场干扰现象受直径变化影响较弱,前旋翼尾迹流场干扰导致后旋翼气动载荷均大于前旋翼。悬停和前飞状态下,直径变化对全机噪声传播方向性有所影响,且对旋翼厚度噪声的影响程度大于载荷噪声,厚度噪声负压峰值减小幅度最大分别可达28.8%和83.3%,采用较小旋翼直径能够减弱旋翼气动噪声。 展开更多

关键词 倾转四旋翼机 变直径旋翼 气动干扰 气动噪声特性

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基于DMD方法的旋翼流场分解与重构

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作者 郑泓弟 赵大志 +4 位作者 李伟斌 刘钒 肖中云 马率 牟永飞 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第3期110-119,I0002,共11页

模态分解是快速识别流场关键特征并有效提取流场主要信息的重要技术手段。旋翼飞行器的流场具有强非定常、非线性的特点,通常比固定翼飞行器的流场更加复杂,然而,传统的模态分解−本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)方... 模态分解是快速识别流场关键特征并有效提取流场主要信息的重要技术手段。旋翼飞行器的流场具有强非定常、非线性的特点,通常比固定翼飞行器的流场更加复杂,然而,传统的模态分解−本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)方法分解得到的模态中包含多种流动频率,难以准确地捕捉旋翼流场的动态特征。为了深入认识旋翼流场的流动特征和演化规律,将动力学模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)方法引入到旋翼流场的分析中,基于国家数值风洞HeliX软件,开展了Robin机身干扰模型的旋翼流场仿真,完成了DMD方法在旋翼流场中的分解与重构。获得了旋翼流场中各阶流动模态及其频率和增长特性,分析各阶模态所包含的流场信息的同时,建立了旋翼流场的降阶模型,进一步总结了悬停状态下流场重构误差在样本内和样本外的变化情况,以及模态数量对流场重构的影响规律。结果表明,DMD方法能够有效提取旋翼流场的主要特征,且能保留流场主要信息实现重构,可为旋翼涡系演化规律与干扰机制提供方法支撑。 展开更多

关键词 动力学模态分解 旋翼流场 流场分解与重构 误差分析

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脉冲喷注对超燃冲压发动机煤油燃料混合及燃烧性能的影响

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作者 刘国雄 李朗 贾彬 《实验流体力学》 北大核心 2025年第1期38-44,共7页

为研究脉冲喷注对超燃冲压发动机气态煤油混合及燃烧性能的影响,采用二维雷诺平均方程及两方程剪切应力输运模型进行数值模拟,探究了双凹腔超燃冲压发动机模型在入口马赫数2.5、总压1.75 MPa、总温1350 K条件下的流场结构。对比分析了... 为研究脉冲喷注对超燃冲压发动机气态煤油混合及燃烧性能的影响,采用二维雷诺平均方程及两方程剪切应力输运模型进行数值模拟,探究了双凹腔超燃冲压发动机模型在入口马赫数2.5、总压1.75 MPa、总温1350 K条件下的流场结构。对比分析了定常喷注和脉冲喷注下煤油与空气的混合和燃烧性能。研究结果表明:数值模拟纹影图与试验结果吻合较好,出现对应纹影仅先于试验0.2 ms,占一个流场振荡周期(6.9 ms)的2.89%。研究发现:在脉冲喷注工况下,回流区在流场振荡周期内能持续更长时间,延长了燃料在凹腔内的滞留时间;未发现脉冲喷注对总压损失有显著贡献,但脉冲喷注工况下温度与压力分布均匀,不会出现热力学喉道。 展开更多

关键词 超燃冲压发动机 气态煤油 二维雷诺平均 脉冲喷注 数值模拟 燃烧性能 定常喷注

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等离子体合成射流激励器诱导流场特性研究

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作者 马志明 张鑫 《力学学报》 北大核心 2025年第2期380-387,共8页

正弦交流电压激励下的介质阻挡放电等离子体合成射流激励器是一种典型的主动流动控制激励器,具有结构简单、布置位置灵活及响应时间短等优点,在飞行器增升减阻、抑振降噪和防/除冰等方面具有潜在的应用前景.该激励器由两个传统的非对称... 正弦交流电压激励下的介质阻挡放电等离子体合成射流激励器是一种典型的主动流动控制激励器,具有结构简单、布置位置灵活及响应时间短等优点,在飞行器增升减阻、抑振降噪和防/除冰等方面具有潜在的应用前景.该激励器由两个传统的非对称布局等离子体激励器组成,通过两个等离子体激励器诱导壁射流的相互作用,产生一股垂直向上的射流,从而促进高能主流与壁面附近低能气流之间的掺混,实现流动控制.文章针对“该激励器诱导流场时空演化过程不清”这一问题,采用高频PIV (particle image velocimetry)技术,在静止空气下开展了等离子体合成射流激励器诱导流场特性研究,揭示了激励器诱导流场的时空演化过程,发现了激励器诱导射流的振荡现象,阐明了激励器诱导流场的演化机制.结果表明:激励器诱导流场经历了启动涡发展、两股射流耦合和合成射流振荡3个阶段;激励器诱导射流的振荡角度范围能达到±45°.研究结果为完善等离子体合成射流激励器数值模拟模型和提升激励器控制效果奠定了基础. 展开更多

关键词 流动控制 等离子体 介质阻挡放电 正弦交流 合成射流

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基于等离子体激励的两段翼型阵风减缓控制研究

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作者 马志明 张鑫 宋亚航 《力学学报》 北大核心 2025年第1期55-64,共10页

介质阻挡放电等离子体流动控制技术是基于等离子体激励的主动流动控制技术,具有响应时间短、结构简单、能耗低及不需要额外气源装置等优点,在飞行器增升减阻、抑振降噪和助燃防冰等方面具有广阔的应用前景.在延长无人机滞空时间和促进... 介质阻挡放电等离子体流动控制技术是基于等离子体激励的主动流动控制技术,具有响应时间短、结构简单、能耗低及不需要额外气源装置等优点,在飞行器增升减阻、抑振降噪和助燃防冰等方面具有广阔的应用前景.在延长无人机滞空时间和促进低空无人机发展的背景下,以GAW-1两段翼型为研究对象,以正弦交流电压激励下的介质阻挡放电等离子体激励器为控制方式,采用数值模拟方法开展了基于介质阻挡放电等离子体激励的1-cos型阵风减缓研究,评估了等离子体控制效果,揭示了等离子体阵风减缓机理.在计算时,将单个非对称布局介质阻挡放电等离子体激励器布置在翼型尾缘处,激励器诱导的准定常射流的方向与来流相反.结果表明:(1)施加等离子体激励后,升力系数的波动量最大减小了51.6%,自下而上型阵风对翼型的影响大幅减缓;(2)等离子体激励能够增大边界层形状因子、延长分离区长度和增加分离区面积;(3)等离子体诱导射流与诱导涡是实现阵风减缓的关键.诱导的逆向射流通过阻碍来流发展、引射下翼面流线加速并向上偏转的方式,减小了上下翼面的压力差,从而降低了升力系数;而诱导涡形成的“虚拟凸起”进一步扩大了分离区面积.研究结果为提升低空无人机气动性能提供了技术支撑. 展开更多

关键词 流动控制 等离子体 介质阻挡放电 两段翼型 无人机

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含盐水滴撞击特性及结冰相变计算

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作者 唐宇豪 柴得林 +1 位作者 易贤 桂业伟 《西北工业大学学报》 北大核心 2025年第1期31-39,共9页

在寒冷恶劣的海上环境下工作的船舶和海洋平台常遭遇结冰问题,海水飞沫是导致其上层结构结冰的主要原因。将海水飞沫简化为含盐的液态水滴,基于NNW-ICE结冰计算平台,在Lagrange框架下建立了含盐水滴运动过程中的动力学和热力学模型,并... 在寒冷恶劣的海上环境下工作的船舶和海洋平台常遭遇结冰问题,海水飞沫是导致其上层结构结冰的主要原因。将海水飞沫简化为含盐的液态水滴,基于NNW-ICE结冰计算平台,在Lagrange框架下建立了含盐水滴运动过程中的动力学和热力学模型,并结合蒙特卡洛方法和含盐水滴运动相变模型实现了含盐水滴在结构表面上的撞击特性计算。模拟分析了运动相变对不同粒径液滴撞击特性的影响,其中20,30μm粒径液滴由于在运动过程中的质量损失较大,其撞击质量通量显著降低。结合ICEMOD、MARICE、SHIPICE中的海水飞沫结冰相变模型及2种冻结温度模型,基于NNW-ICE开发了二维的含盐水滴结冰相变计算程序;就典型算例进行了对比分析,计算结果相差均在10%以内,验证了该计算程序具备较高的准确性,为含盐水滴结冰数值计算的进一步发展提供了有力支撑。 展开更多

关键词 海水飞沫 结冰强度 传热传质 数值模拟 盐度变化

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高速升力体非对称流向涡不稳定性研究

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作者 张彬 李晓虎 +1 位作者 涂国华 陈坚强 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第2期75-85,I0002,共12页

高速飞行器实际飞行时存在非对称流动,为加深对非对称三维流场结构失稳机制的认识,采用二维全局稳定性分析方法对高速转捩研究飞行器(HyTRV)腰部非对称流向涡结构的稳定性特征进行了研究。模型长度为1600 mm,攻角为0º,来流马赫数... 高速飞行器实际飞行时存在非对称流动,为加深对非对称三维流场结构失稳机制的认识,采用二维全局稳定性分析方法对高速转捩研究飞行器(HyTRV)腰部非对称流向涡结构的稳定性特征进行了研究。模型长度为1600 mm,攻角为0º,来流马赫数为6,单位雷诺数为1.0×10^(7)/m,静温为79 K。采用等温壁面(300 K)条件,通过高阶精度有限差分方法直接求解N-S方程获得层流基本流场。计算结果表明:升力体上表面顶部及下表面长轴处的低速流体向腰部汇聚,形成非对称流向涡,其中靠近下表面一侧的涡卷曲程度更强。稳定性分析结果表明,升力体腰部非对称流向涡的不稳定模态主要有内模态、外模态和Mack模态,内模态主要由展向速度剪切主导,外模态主要由法向速度剪切主导。不同于传统对称流向涡的是,非对称流向涡的扰动形函数主要分布在流向涡卷曲更强的一侧。基于全局稳定性分析的e^(N)方法求解不稳定模态的N值发现:上游Mack模态N值较大,可能在噪声环境下引起转捩;下游外模态N值较大,可能在静声环境下引起转捩。 展开更多

关键词 HyTRV 升力体 全局稳定性分析 非对称流向涡 e^(N)

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有攻角圆锥边界层横流失稳分析

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作者 刘姝怡 陈曦 +2 位作者 万兵兵 陈坚强 黄刚雷 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第2期86-95,I0002,共11页

横流失稳是复杂三维边界层转捩的主要机制之一。针对马赫数6条件下常规风洞实验工况的6°攻角尖锥边界层,利用二维全局稳定性分析(two-dimensional global stability analysis,BiGlobal)方法和面推进抛物化稳定性方程(threedimensio... 横流失稳是复杂三维边界层转捩的主要机制之一。针对马赫数6条件下常规风洞实验工况的6°攻角尖锥边界层,利用二维全局稳定性分析(two-dimensional global stability analysis,BiGlobal)方法和面推进抛物化稳定性方程(threedimensional parabolized stability equations,PSE3D)从多维稳定性分析的角度开展了横流失稳分析,并与一维线性稳定性理论(linear stability theory,LST)和直接数值模拟(direct numerical simulation,DNS)结果进行对比。结果显示,横流模态主要分布在背风面,但随着幅值的增长,模态扰动仍可显著影响迎风面区域;非定常横流模态比准定常横流模态更不稳定,且波角更小;相较于BiGlobal,基于PSE3D得到的N值略低,但两者主频相近,表明非平行效应削弱了横流扰动的增长,但并不改变扰动主频;基于LST的N值远大于全局稳定性分析得到的N值,一方面体现了两种方法对扰动增长定义的差异,另一方面也反映了三维效应的影响,因此不同的稳定性分析方法对确定转捩的N值影响显著。 展开更多

关键词 边界层转捩 横流失稳 稳定性分析 有攻角圆锥

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高阶精度非线性加权格式权函数研究综述

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作者 毛枚良 白进维 +2 位作者 闵耀兵 马燕凯 江定武 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期1-14,I0001,共15页

在简述用于捕捉间断的非线性格式发展历程的基础上,依托五阶精度WENO格式,介绍了非线性加权格式在候选模板集选取、光滑度指标计算方法及其与非线性权的函数关系等方面做出的努力。对于非等宽候选模板集的情况,给出了保证非线性加权格... 在简述用于捕捉间断的非线性格式发展历程的基础上,依托五阶精度WENO格式,介绍了非线性加权格式在候选模板集选取、光滑度指标计算方法及其与非线性权的函数关系等方面做出的努力。对于非等宽候选模板集的情况,给出了保证非线性加权格式精度的非线性权的量阶关系,强调了光滑度指标计算方法对格式精度和效率的重要性,提出了进一步开展多宽度模板集非线性加权格式研究的建议。 展开更多

关键词 高阶精度非线性格式 非线性加权方法 极值点降阶问题 非等宽候选模板集 计算流体力学

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过失速重新定向机动过程气动特性建模

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作者 孔轶男 伍彬 +2 位作者 汪清 陈功 余婧 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期72-80,共9页

以过失速重新定向技术为基础的自翻转越肩飞行器与传统越肩发射飞行器相比,具有响应时间短、机动性能高、射程远等优势。本文针对飞行器过失速重新定向机动过程,基于CFD动态计算数据分析了该过程中的飞行器气动特性,通过改进微分方程模... 以过失速重新定向技术为基础的自翻转越肩飞行器与传统越肩发射飞行器相比,具有响应时间短、机动性能高、射程远等优势。本文针对飞行器过失速重新定向机动过程,基于CFD动态计算数据分析了该过程中的飞行器气动特性,通过改进微分方程模型成功描述了机动过程中的迟滞环效应,同时验证了最小二乘支持向量机方法在此建模问题中的适用性。本文的建模方法可以准确捕捉飞行器过失速重新定向机动过程中的非线性非定常气动特性,为飞行器过失速重新定向机动控制律设计提供模型基础。 展开更多

关键词 过失速重新定向 越肩发射 动态计算数据 气动特性建模

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超声速喷流激波噪声基础问题数值模拟研究进展

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作者 张树海 武从海 +2 位作者 罗勇 韩帅斌 张俊龙 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-27,共27页

超声速喷流问题是一个包含激波、旋涡、湍流和声波的多尺度复杂流动问题,其数值模拟方法及激波噪声产生机制是相关研究的长期热点和难点。本文简要回顾了超声速喷流激波噪声研究进展,重点介绍了针对激波噪声计算方法的非物理噪声消除技... 超声速喷流问题是一个包含激波、旋涡、湍流和声波的多尺度复杂流动问题,其数值模拟方法及激波噪声产生机制是相关研究的长期热点和难点。本文简要回顾了超声速喷流激波噪声研究进展,重点介绍了针对激波噪声计算方法的非物理噪声消除技术和光滑因子设计准则,针对超声速喷流激波噪声研究设计的模型问题(包括旋涡–旋涡相互作用、激波–旋涡相互作用和激波–剪切层相互作用等),以及轴对称和三维超声速喷流的研究进展。本文还介绍了作者最近针对超声速喷流开展的三维直接数值模拟、实验验证工作和初步分析结果(包括轴对称模态定位、束缚波演化和摆动模态发展等)。 展开更多

关键词 超声速喷流 激波 旋涡 湍流 噪声 数值模拟

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影响振荡射流分离控制效果的关键因素 被引量：1

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作者 孙启翔 王万波 +2 位作者 黄勇 王勋年 潘家鑫 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期56-67,I0001,共13页

为找出影响振荡射流对流场分离控制效果的关键因素,采用典型振荡射流激励器对偏转襟翼流场施加控制,通过数值模拟分析施加控制后的流场特点,总结了射流停滞的原因和影响;并对比不同扩张段、脉冲式和扫掠式振荡射流的控制效果,总结了射... 为找出影响振荡射流对流场分离控制效果的关键因素,采用典型振荡射流激励器对偏转襟翼流场施加控制,通过数值模拟分析施加控制后的流场特点,总结了射流停滞的原因和影响;并对比不同扩张段、脉冲式和扫掠式振荡射流的控制效果,总结了射流扫掠范围对控制效果的影响。结果表明:射流向流场中传递动量的均匀程度和扫掠范围是影响控制效果的关键因素。射流向流场中传递动量越均匀,扫掠范围越大,则控制效果越好。激励器喉道过小会抑制射流偏转,使射流在出口两侧停滞,导致射流向流场中传递动量不均匀,因此偏转襟翼两侧的控制效果好于中部;增大扩张段会增大射流扫掠范围从而改善控制效果;脉冲式激励器内的尖劈会阻挡射流扫掠至其后方,导致射流扫掠范围小,偏转襟翼中部控制效果差。 展开更多

关键词 振荡射流 偏转襟翼 分离流动 数值模拟 主动流动控制

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可压缩边界层的入口合成湍流生成方法

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作者 王天 孙东 +3 位作者 郭启龙 李辰 袁先旭 李博 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期45-57,共13页

在壁湍流中开展RANS-LES方法混合模拟时,入口处添加合理的湍流脉动能够缩短流场向完全湍流的发展距离,提高数值模拟精度以及节省计算资源.采用SA-IDDES方法对槽道湍流和可压缩湍流边界层开展了数值模拟研究,对比了3种较为常用的合成湍... 在壁湍流中开展RANS-LES方法混合模拟时,入口处添加合理的湍流脉动能够缩短流场向完全湍流的发展距离,提高数值模拟精度以及节省计算资源.采用SA-IDDES方法对槽道湍流和可压缩湍流边界层开展了数值模拟研究,对比了3种较为常用的合成湍流方法对流场发展的影响,包括合成湍流生成器(STG)、数字滤波法(DFM)和合成涡方法(SEM);研究了不同合成湍流入口条件下流场壁面摩阻、流场结构、雷诺应力的发展过程,评估了各方法在壁湍流中的表现.其中在不可压槽道湍流和可压缩湍流边界层的模拟中,STG方法展现了较短的摩阻恢复距离,流场结构与雷诺应力发展相比DFM也有一定的优势.在高马赫数湍流边界层的数值模拟中,忽略热力学量脉动可能会降低合成边界层脉动恢复到物理真实脉动的速度.因此,文章进一步基于STG给出的速度脉动,在入口处通过若干强雷诺比拟方法(SRA,GSRA和HSRA)添加热力学脉动量,对比研究了对可压缩湍流边界层流场发展的影响,结果显示是否添加热力学脉动对于流场摩阻和雷诺应力发展影响较小,但对流场中的热力学量影响显著,其中GSRA下流场热力学量恢复得最快. 展开更多

关键词 合成湍流 入口边界条件 可压缩性 湍流边界层

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一种单反馈通道振荡射流激励器设计

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作者 孙启翔 王万波 +2 位作者 黄勇 王勋年 潘家鑫 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第7期1-13,I0001,共14页

为了设计一种有利于分离控制的振荡射流激励器,选取单反馈通道的形式,重点研究第二喉道与扩张段参数对射流振荡特性与偏转襟翼分离控制效果的影响,并总结几何参数设计依据,完成激励器设计并对比了其与典型激励器的分离控制效果。结果表... 为了设计一种有利于分离控制的振荡射流激励器,选取单反馈通道的形式,重点研究第二喉道与扩张段参数对射流振荡特性与偏转襟翼分离控制效果的影响,并总结几何参数设计依据,完成激励器设计并对比了其与典型激励器的分离控制效果。结果表明:反馈段参数应使射流在混合段扩张部分的偏角最大;混合段参数应使射流附着于混合段壁面;第二喉道应使射流向流场中均匀传递动量,其过小或过大均会减小射流偏角并导致射流向流场中传递动量不均匀;扩张段扩张角应增大至刚好不阻挡射流偏转,过大会使扩张段内射流发生不对称附着现象;增大出口高度可以增大射流偏移量,但其过大会延长射流在扩张段两侧的停滞时间。不同激励器的分离控制效果对比表明,采用自主设计激励器时的偏转襟翼减阻量是采用典型激励器时的3.8倍。 展开更多

关键词 振荡射流 单反馈通道 分离控制效果 激励器设计 偏转襟翼

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高超声速钝楔边界层最优增长扰动及其二次失稳研究

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作者 张浩杰 刘建新 赵磊 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第8期23-33,I0001,共12页

最优增长扰动理论是近年来高超声速边界层非模态失稳现象研究中的主要理论之一,可被看作一种对非模态扰动增长的工程化估计。本文以高超声速钝楔边界层为研究对象,采用最优增长理论和二次失稳分析方法,对钝楔边界层的非模态失稳特性进... 最优增长扰动理论是近年来高超声速边界层非模态失稳现象研究中的主要理论之一,可被看作一种对非模态扰动增长的工程化估计。本文以高超声速钝楔边界层为研究对象,采用最优增长理论和二次失稳分析方法,对钝楔边界层的非模态失稳特性进行了研究。结果表明,在平楔面各个工况的有限计算域中无法找到不稳定模态扰动,非模态的最优增长扰动可获得较大的能量增益。研究还发现,最优扰动的能量增益随马赫数的增加逐渐减小,而壁面曲率对最优扰动的增长起促进作用。但是,由于不同曲率条件下对应的最大能量增长扰动的展向波数存在一定差异,因此变曲率的等熵压缩面不存在统一的变化规律。进一步,研究还采用非线性抛物化稳定性方程研究了零频率最优扰动的非线性演化,并以最优扰动形成的条纹边界层的二次稳定性为基本流,采用线性理论进行了二次失稳分析,发现最优增长扰动形成的条纹结构具有较强的二次失稳增长率,这有利于下游边界层转捩成湍流。该研究结果对设计高速飞行器前体进气道的强制转捩装置有一定参考意义。 展开更多

关键词 最优增长 非模态失稳 高超声速边界层 二次失稳 转捩

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