空氣動力學學報最新期刊目錄

破碎波激發湍流的數值模擬研究進展————作者：盧敏;郭曉宇;梁姍;李榮;孫俊;童俊淇;李千千;楊子軒;

摘要：波浪破碎過程伴隨著大量空氣卷入，會形成水、氣充分混合的混相湍流，對其發展數值模擬方法與湍流封閉模型是當前研究的難點。本文綜述了混相湍流的數值模擬研究進展，重點介紹了高密度比兩相流模擬的數值穩定性問題和解決方案。針對傳統方法在界面捕捉與動量方程求解格式不一致導致的數值不穩定性，近期提出的密度預估-同步法通過顯式求解質量輸運方程，實現了高密度比條件下的穩定計算。本文還詳細闡述了該方法的控制方程、時空離...

帶水平剪切的溫鹽穩定分層流動數值模擬————作者：荀偉康;楊延濤;

摘要：海洋垂向溫鹽梯度形成的密度分層流體是一種典型環境結構。對這類密度分層流體，由對流混合層和高密度梯度界面組成的分層流態是一種典型現象，其對溫鹽和密度的垂向混合輸運有重要影響，但分層發生的機理非常復雜。本文針對由致穩溫度梯度和鹽度梯度組成的雙分層流體，提出了一種在背景剪切作用下，由有限大小初始擾動誘發的非線性分層形成機制，并利用二維直接數值模擬驗證了該機制能夠誘發分層流態。結果表明：溫度剪切強度直接影...

基于合成雙射流的邊條翼大迎角前緣渦控制研究————作者：鄧熠;王浩;趙志杰;鄧雄;羅振兵;劉源園;

摘要：邊條翼在大迎角狀態下會發生前緣渦渦破裂現象，氣動性能顯著降低，為解決這一問題，本研究提出一種基于合成雙射流的渦破裂控制方法。在76°/40°邊條翼的邊條渦掃掠路徑外側安裝合成雙射流激勵器，有效影響了邊條渦的流動發展，改善了飛行器氣動特性。結果表明，在自由來流馬赫數為0.1情況下，施加控制后能推遲各迎角下的邊條渦破裂點，在40°迎角時，渦破裂延遲量達到8.4%根弦長；同時，升力系數也得到了顯著提升，...

阻力舵機翼顫振特性仿真與風洞試驗————作者：李永昌;漢懌哲;戴玉婷;楊超;

摘要：阻力舵是一種用于飛翼布局飛行器的非常規操縱面，阻力舵開裂產生偏航力矩實現航向操縱，其氣動力具有較強非線性。針對低速大展弦比三維阻力舵機翼模型，提出了一種基于顫振頻率處高精度非定常氣動力修正的阻力舵機翼頻域顫振分析方法，并開展該阻力舵機翼低速顫振風洞試驗研究。將考慮非定常氣動力修正的顫振結果與風洞試驗結果進行對比，得到了不同開裂角下的阻力舵機翼顫振規律。仿真與風洞試驗結果均表明，隨著開裂角增大，阻力...

關鍵區域優化對高速列車橫風氣動特性影響————作者：姜霽蕓;劉堂紅;王鑫然;高鴻瑞;王雷;

摘要：為了提高列車高速運行時的性能和能效，對其進行減阻設計至關重要，尤其在橫風環境下，列車的氣動特性會顯著惡化，導致氣動載荷發生顯著波動。為了深入探明在不同氣動外形減阻方案下，400 km/h高速列車在橫風環境下的適應性，采用基于SST k-ω湍流模型的改進延遲分離渦模擬方法，對不同減阻措施下列車的橫風氣動性能進行數值模擬研究，并利用風洞試驗進行了驗證。選取轉向架優化及受電弓優化兩種常見的氣動減阻措施，...

多種SST湍流模型對典型分離流動的預測性能————作者：李文浩;饒彩燕;段毅;王丁;高原;張健;

摘要：流動分離現象對飛行器表面附近的流場結構以及飛行器的整體性能有著至關重要的影響。基于駝峰流動以及跨聲速凸包流動兩種典型的分離流動，采用CFL3D求解器對航空航天工程領域常用的shear-stress transport (SST)湍流模型及其多種修正形式的預測性能進行了評估與分析。通過從平均流場與湍流場兩個方面與高精度的實驗及大渦模擬結果對比發現：由于低估分離區剪切層中的湍流生成，SST模型在相應區...

基于條件生成對抗網絡的臺風極值風速分析————作者：洪旭;侯子洋;孔凡;胡亮;

摘要：準確評估臺風極值風速對保障臺風影響地區的重要工程結構抗風安全具有重要意義。本研究建立了基于條件生成對抗網絡的臺風路徑與強度模型，以實現臺風極值風速的精細化分析。首先，將臺風運動速度、臺風強度的6小時變化量處理為一定狀態變量（臺風中心經緯度等）和環境變量（洋面溫度等）的條件隨機變量。然后，采用條件生成對抗網絡建立臺風運動速度、臺風強度6小時變化量的生成器和判別器全連接神經網絡，利用中國氣象局臺風最佳...

飛行器模型表面三維溫度場重建方法————作者：涂兵;黃丹平;李明;

摘要：針對風洞試驗中紅外圖像分辨率低、測試角度限制導致飛行器表面溫度場重建精度不足的問題，提出一種飛行器模型表面三維溫度場的重建方法。首先采用基于多幀紅外圖像的特征點識別算法，對特征點進行識別定位；其次通過面元篩選方法將飛行器模型溫度失真區域過濾；最后利用溫度賦值將風洞試驗獲取的多視角溫度數據進行還原。試驗結果表明：相較于傳統單幀識別方案，多幀處理算法可使特征點定位精度提升25%；在低分辨率（≤640 ...

柔性光伏陣列風致振動特征試驗研究————作者：劉昕玥;馬文勇;李海云;陳穩考;

摘要：柔性光伏支架陣列在大風天氣下容易發生大幅度的風致振動，影響結構的安全和使用，然而目前對風致振動特征的認識還不夠明確。通過柔性光伏陣列全氣彈模型風洞試驗，分析了風速、風向角和傾角對單層索柔性光伏陣列位移響應和索端力響應的影響。結果表明：豎向振動、扭轉振動以及索端力均隨風速的增大而增大；豎向位移和扭轉位移最大均值和脈動值出現的位置不同，豎向位移迎風第一排均值更大，而迎風第二排脈動值最大，扭轉位移迎風第...

高原山谷對直升機懸停旋翼的氣動干擾————作者：張偉;李國強;高鐘譜;邢苗苗;

摘要：山谷地形誘發產生的擾流對直升機旋翼的氣動干擾明顯，對直升機的氣動特性及飛行安全具有重要影響。為研究高原山谷地形的擾流特性和擾流對懸停旋翼的氣動干擾，首先以典型高原山谷三維模型為研究對象，引入了適用于壓力驅動大氣邊界層的入口條件，采用CFD方法基于標準k-ω湍流模型模擬了高原山谷復雜地形下的大氣邊界層；并在高原山谷擾流研究的基礎上，基于嵌套網格方法模擬了高原山谷地形與懸停旋翼的耦合流場。結果表明，山...

懸浮冰晶粒子部分融化的數值模擬和實驗研究————作者：張浩然;常士楠;齊海峰;楊映麟;

摘要：飛機在穿越含冰晶云層時，冰晶會隨氣流進入發動機，形成積冰，威脅航行安全。為了了解冰晶融化狀態對其黏附及積冰特性的影響，對冰晶粒子在懸浮狀態下的融化過程進行了數值模擬和實驗研究，主要內容包括冰晶部分融化模型的建立、不同參數對冰晶融化的影響和冰晶粒子懸浮融化的實驗研究。在冰晶部分融化模型方面，將冰晶的融化過程分為了固態階段和冰水混合物階段，并針對兩個階段分別建立了對應的理論模型。在不同參數對冰晶融化的...

氫氣驅動激波風洞高焓流場建立過程的數值模擬研究————作者：吳軒宇;孔小平;慎志豪;胥海倫;

摘要：為了更全面地掌握氫氣驅動激波風洞中高焓流場的建立過程，本文通過采用二階空間精度和雙時間步長的隱式算法對其進行了深入的數值模擬研究，涵蓋了從風洞啟動到噴管出口穩定流場形成的整個階段。模擬結果顯示：在高壓區氫氣50 MPa、低壓區空氣100 kPa、溫度均為300 K的情況下，8.54 ms時二道隔膜破裂，而在10.20 ms時噴管入口的氣流壓力升至29.8 MPa，溫度達到3 500 K，并維持了6...

考慮輪轂運動的大型風力機葉片非線性振動分析————作者：回憶;王琳凱;蔣博聞;

摘要：隨著風力機尺寸的不斷增大，其葉片長度增加，同時剛性降低，導致其變得愈發柔軟。這種“長柔”特性使得葉片大幅振動問題愈發突出，而非線性振動分析是準確評估葉片響應的關鍵。使用精確的動力學模型準確分析葉片的動力學行為尤為重要。基于Euler-Bernoulli梁連續體建模方法，以NREL 5 MW風力機葉片為研究對象，同時考慮揮舞和擺振兩個方向的自由度建立了葉片的非線性動力學模型。為了更加準確地模擬葉片響...

湍流工況渦流發生器對風力機翼型氣動特性的試驗研究————作者：楊俊偉;沙成龍;王相軍;楊華;

摘要：為研究湍流工況下渦流發生器對風力機翼型氣動特性的影響，在風洞中搭建試驗臺，針對雷諾數Re=1.5×105條件下不同來流湍流強度，探討了渦流發生器對DU93-W-210風力機翼型流動控制效果的影響，對比分析了靜態和動態條件下的表面壓力系數、升阻力系數及流動分離情況。結果表明，來流湍流強度從0.50%增大至10.18%，渦流發生器能夠有效延遲翼型表面流動分離，靜態氣動性能的改善攻角范圍也隨之擴大，且最...

沙漠光伏組件的風沙作用及其對發電效率影響研究進展————作者：黃斌;周之杰;李正農;宮博;王相軍;董金爽;劉喜杰;

摘要：沙漠光伏組件常年遭受風沙流侵襲，導致電站地表蝕積、板面積塵、板面沖蝕磨損和組件發生結構破壞。這些風沙災害不僅威脅了光伏組件的安全運行，還顯著影響了發電效率。當前建筑荷載規范尚未涵蓋風沙流對沙漠光伏組件運行安全與發電效率的影響，也缺乏相關的抗風沙設計指南。為此，本文系統概述了風沙流特性和光伏陣列干擾下風沙的運動特性、光伏組件的凈風荷載、風沙荷載與沙顆粒沖擊荷載特性、板面積塵規律和沖蝕磨損特性以及風沙...

基于條件擴散的變形結構氣動熱預測方法————作者：何紀云;呂宏強;李旭東;虞建;許冉;張俊龍;劉學軍;

摘要：伸縮變形結構飛行器外形復雜，氣動熱數據分布差異較大，使代理模型難以準確捕獲其物面氣動熱數據的分布。為了對變形結構飛行器物面氣動熱進行準確預測，本文基于條件擴散模型提出了一種針對變形結構氣動熱預測方法（heating-MLP diffusion, HMD）。該方法包括前向擴散與逆向去噪兩個過程。在前向擴散過程中，對原始氣動熱數據進行逐步加噪，直至成為純高斯噪聲；在逆向去噪過程中，將變形結構外形和工況...

基于多支微射流的超聲速射流主動控制————作者：范德威;薛雨凌;寧英豪;Arun Kumar Perumal;

摘要：在國家大力發展航空航天產業的背景下，研究超聲速射流主動控制技術具有重要意義。以增強超聲速射流混合為目標，針對經典圓形超聲速射流混合開展主動控制實驗研究。使用側向注入微射流作為激勵裝置，研究主射流出口處壓比、微射流與主射流質量流量比和微射流注入支數這3個關鍵參數對超聲速射流核心區長度的影響規律。結果表明：固定質量流量和微射流支數，核心區長度的控制效果隨著微射流出口處的壓比增加逐漸減弱；微射流支數和出...

激光內通道傳輸的氣動光學熱效應數值模擬————作者：魏澤軒;許和勇;

摘要：激光光束在從激光器出口到發射系統出口這一段內部通道中進行傳輸時，氣體吸收激光能量使內通道中流場的溫度和密度產生不均勻變化，導致了波前相位畸變及遠場光束質量的降低。為了分析此類問題，本文建立了流場與光場相耦合的氣動光學熱效應研究框架，對圓直管道內的熱效應問題進行數值模擬研究，采用澤尼克多項式擬合波前畸變，結合自適應光學校正分析了畸變水平及其對遠場光強特性的影響。結果表明，無自適應光學校正時通光0.5...

基于GPR模型的多保真氣動力建模方法————作者：羅希;黃俊;唐磊;王慶鳳;

摘要：多保真氣動力建模通過整合不同保真度的數據，能夠有效提升飛行器氣動特性分析的計算效率和預測精度。為了更好處理高低保真數據之間同時存在的線性和非線性的混合復雜相關性，本文在非線性自回歸高斯過程（nonlinear autoregressive Gaussian process, NARGP）模型的基礎上，提出了一種新的多保真高斯過程回歸模型（multi-fidelity Gaussian proces...

基于三維代理模型的風力機尾流模擬————作者：李正農;晏凱;李亞飛;特日根;龍海芳;

摘要：為研究風力機尾流風場的特性，將風輪簡化為多孔介質球體，提出了一種新的風力機三維代理模型。以河南省某地區陸上風電場為研究對象，通過無人機測風系統采集風電場的自由流與尾流數據，以實測來流風場為入流條件，采用修正的湍流模型參數建立數值模擬模型，并結合計算流體力學模擬數據，分析了風力機尾流在水平和垂直方向的分布特征。數值模擬結果表明，通過設置多孔介質模型的阻力系數可有效模擬風輪對流場的阻力效應；水平方向的...

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