三角翼前缘涡破裂形式及特性研究

基于流动显示和PIV技术测量的实验结果,对三角翼前缘涡破裂的一些形式和破裂特性进行了分析和讨论．通过PIV测量所得到的涡量分布证实了在螺旋破裂的情况下,涡核的螺旋方向与前缘涡的旋转方向相反,及双螺旋破裂形式的存在等．进而对螺旋波的形成机理提出了与有关文献不同的看法．

双立尾/三角翼布局的立尾抖振研究

在北航的风洞中进行了双立尾一三角翼布局的立尾抖振实验，目的是研究立尾抖振产生的原因。主要采用了激光测振仪测立尾加速度和动态压力传感器测立尾表面的动态压力的实验方法。实验结果表明在旋涡破裂以后，立尾上就会产生强烈的抖振。抖振是由立尾上表面压力的周期性脉动造成的。对机翼和立尾表面的压力频谱分析表明，立尾上的压力脉动来源于机翼前旋涡破裂流中的螺旋波。对于本实验使用的模型来说，当机翼迎角α=0°-20°范围，由于流动是附着流和涡流，所以立尾没有明显抖振；当机翼迎角在α=20°-56°范围，立尾处在破裂涡流的范围，立尾抖振明显，并且抖振强度在35°-50°之间达到最大。因此，三角翼破裂涡流中的螺旋波正是双立尾产生抖振的主要原因。

鸭翼布局中双立尾对全机气动及流场特性影响

在战斗机先进气动布局研究中 ,双立尾位置的选择始终是一个十分重要的问题 .不适当的双立尾位置会给飞机纵横向气动特性带来严重的影响 .对一种鸭翼布局的飞机模型 ,按 3种不同的双立尾配置进行了气动力测量、流态显示 ,然后用PIV(ParticleImageVelocimetry)进行了不同迎角下的流场测量 .结果表明 :双立尾处于飞机内侧后置内移位置其最大升力系数具有最大值 .破裂过程及流场特性同无双立尾时的情况十分相似 ,进而说明双立尾同机翼涡的干扰主要是促进了涡的提早破裂 ,从而恶化了全机气动特性 .

边条翼飞机气动特性改进研究

针对边条弯扭及改变双立尾展向位置对全机纵横向气动特性的影响进行了试验研究。结果表明 :边条弯扭可以在一定程度上提高最大升力系数 ,增加航向稳定的迎角范围 ,但对滚转稳定的迎角范围没有什么影响。当双立尾分别移到机身外侧置于机翼上时 ,可以显著提高全机最大升力系数 ,同时使航向和滚转稳定的迎角范围大为扩展。

三个丁坝流态研究

利用流动显示和片光源技术对绕丁坝的流动结构在北航水槽中进行了研究。研究发现在丁坝的上游会形成马蹄涡,在丁坝的头部会形成卡门涡,按Re数的大小可以把绕丁坝的流态分成5类。实验表明丁坝的交角及丁坝的个数对丁坝的流态有重要影响。

动态三角翼的气动特性及参数影响分析

给出了０°～９０°范围内振荡三角翼的测力实验结果，并给出了不同前缘后掠角、振荡频率和转轴位置对三角翼法向力系数的影响，进而讨论了有关参数影响产生的机理。

俯仰三角翼的流态及结构

本文对俯仰三角翼的流动特性进行了实验研究，给出了俯仰三角翼的截面流态特点，对三角翼俯仰运动的流动机理进行了分析。

鸭翼双三角翼流态及气动力特性研究

本文给出了鸭翼对双三角翼气动特性及涡的发展和破裂过程的影响，进而分析了鸭翼位置、平面形状对全机气动特性影响的机理，并提出了合理的鸭翼双三角翼布局形式。

边条翼前缘涡非定常涡场特性研究中PIV技术的应用

描述了应用PIV技术在水槽中对边条机翼上旋涡及破裂旋涡流场进行的测量和分析。实验是在北航水槽中进行的。通过PIV技术的测量,揭示了旋涡及破裂旋涡中的非定常特性,这种非定常特性同飞机上机翼、尾翼的抖振密切相关。实验结果表明,对于未破裂的边条涡,存在着两种非定常特性,其一是剪切层中不断地有小涡沿剪切层输运和合并。其二是由一次涡诱导的二次涡与剪切层中的小涡互相诱导引起的非定常现象。对于破裂涡,则发现与未破裂的涡相比,截面上涡量分布的区域突然扩大很多,最大涡量的绝对值也比上游未破裂区截面上的涡量最大值小。此外还发现在涡量分布区域出现反涡量,这同涡破裂后出现涡核螺旋变形有关。对于同一截面处涡量分布是非定常的。

利用前缘旋转控制边条翼外翼分离

边条翼在边条较小时中等迎角以上外翼就会出现分离，现提出用转动前缘表面来控制边条翼外翼分离。通过测力、油流和烟丝实验研究了转动前缘对机翼气动特性的影响。结果表明，在这种机翼上转动前缘对控制分离是有效的，升力增量最大可达３０％。可以预期，转动前缘与边条的综合作用。

三维分离模式与开式分离研究

1.问题的提出 对三维分离的研究仅仅是近三十年的事,曾先后提出过多种分离模式。目前,为大家所应用的有两种模式。一种以Maskell为代表,他们认为分离线是其两侧极限流线的包络,通常称为包络模式。另一种以Lighthill为代表,他们认为分离线开始于鞍型奇点,结束于分离结点,分离线本身是一条流线。

二维非定常分离准则探讨

利用奇点理论和连续方程证明，当坐标系与非定常分离点固结时，分离点应该是鞍型奇点。由此自然地导出了非定常分离准则。

一种小边条飞机的低速气动特性及其外翼分离控制研究

油流试验表明，迎角α＝８°时，小边条机翼的外翼上就出现分离区。通过加翼刀或锯齿或缩短翼展都可以抑制分离区的发展。试验表明，采用加双翼刀和缩短翼展的组合方案，可以使升力曲线随迎角的变化直到α＝１６°都是线性的。

翼身组合体流场测量和分析

本文给出了翼身组合体空间流场测量结果,揭示了机身涡、机翼涡随迎角的变化及相互干扰情况。当迎角足够大时,翼面上方流态从破裂涡发展成完全分离流,其尺度可达5～8倍机身直径。

评二维非定常分离准则

说明二维非定常与三维定常比拟准则存在着一些内在的矛盾，进而说明用Ｌａｇｒａｎｇｅ方法揭示的二维非定常分离应该用染色线而不应用轨线来解释。

轴对称射流矢量喷管的试验和数值模拟

对基于激波来实现推力矢量的轴对称射流矢量喷管的缩比模型进行了测力和测压试验,用推广到可计算可压缩流的SIMPLE方法其内外流场进行了数值模拟,根据试验和数值模拟结果分析了喷管主流与次流相互作用产生的复杂流场结构、二次流流量和落压比对气动矢量角的影响,在落压比3～6范围内,二次流流量和喷管主流比值增大,气动矢量角增大,两者比值相同时,落压比增大,气动矢量角减小。

黄河河口水沙运动的二维数学模型

本文针对黄河河口河道水沙潮波的特点,从水流连续方程、运动方程,泥沙运动方程出发,补充了潮流挟沙能力的计算公式,建立了黄河河道河口二维数学模型。以1982年实测资料,从潮位过程、流速大小和方向及海底冲淤变形等方面对数学模型进行了验证计算。在此基础上开展了典型水沙条件下黄河河口泥沙运动规律的模拟研究。其结果揭示了黄河河口清水沟所处海域的潮流潮汐特性和泥沙输移规律。这些成果与实测资料以及卫星遥感分析结果一致,进一步表明了模型的可靠性。

应用PIV对角区非定常马蹄涡结构的实验研究

利用PIV技术研究了柱体与平板层流边界层角区的非定常流动结构,流动显示和PIV测量均表明角区存在3种非定常的马蹄涡模态,即绕合模态、脱落-绕合模态以及脱落-耗散模态,一定Re数下主涡脱落后既可能表现为脱落-绕合模态,也可能表现为脱落-耗散模态.这主要取决于模型头部形状对涡轴造成的拉伸以及耗散和扩散程度.PIV测量表明,随雷诺数增加主涡下方从壁面喷发的反向二次涡逐步增大形成强度和尺度较大的"涡舌",该"涡舌"将突入整个涡系所在的边界层,最终将主涡与上游涡系隔离并使其从旋涡生成区涡系脱落,马蹄涡非定常摆动时具有较复杂的奇点形态组合和演化,反映涡轴受到了交替的拉伸和压缩作用.

绕丁坝流动结构实验研究

利用流动显示和片光源技术 ,对绕丁坝的流动进行了实验研究 ,以便了解丁坝参数对流态的影响 .实验是在水槽中进行的 .发现在丁坝的上游会形成马蹄涡 ,在丁坝的背风面会形成卡门涡 .按雷诺Re数的大小可以把绕丁坝的流态分成4种类型 :定常单个马蹄涡、非定常单个马蹄涡、非定常双马蹄涡Ⅰ及非定常双马蹄涡Ⅱ .

河口导堤对水沙运动影响的二维数值模型

以黄河河口潮流泥沙有限元数学模型为手段,对在河口口门设置与不设置双导流堤两种情况下的入海水流泥沙运动进行了计算和分析.结果表明由于设置河口双流导堤后河口入海水流集中,能够阻断水流的横向流动和水流漫滩,使得入海水流比无导流堤时挟沙能力增加,加大了泥沙向外海的输送量.计算比较表明,最大垂线平均含沙量出现的位置外推距离约920m;在大潮时最高潮位的影响在距离口门约9～23km的范围内.研究结果认为设置导堤后泥沙在口门附近的淤积范围和数量减少,淤积厚度最大点的位置向外海推进了230m,有利于把河口泥沙输送到深海,效果明显.