进口雷诺数和湍流度对压气机叶栅流动特性影响

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。

低(变)湍流度风洞设计再探讨

在资料调研与总结国内约20年来成功研制低(变)湍流度风洞的基础上,介绍了这类风洞设计思想中几点有新意的方法,供设计者参考。对减湍起决定作用的稳定段布局设计给出了一组综合性图线;对减湍起重要作用的收缩段设计提出了通用便捷的方法;对全系统起优化作用的风扇动力段及拐角导流片设计研制等有一定的新见解。

西工大低湍流度风洞的变湍流度技术

西工大低湍流度风洞实现宽范围变湍流度能力的技术途径：适当的变湍流度格栅位置；宽范围变化的变湍流度格栅结构尺寸；恰当处理好变湍流度格栅装置与风洞试验段上游气动轮廓的干扰问题。文中给出了变湍流度时对功率损失的影响及该风洞的变湍流度能力，综述了变湍流度时对部分试验结果影响的规律性。

北京城区强风湍流度的统计分析

对北京气象塔2005—2007年强风湍流数据进行了统计分析,得到湍流度的变化规律.对顺风向、横风向及竖向的湍流度进行了拟合,并与日本风荷载规范的顺风向湍流度剖面做了对比分析.结果表明:在47 m高度处,湍流度随平均风速呈现先减后增的变化规律,并且顺风向、横风向、竖向的变化规律保持一致;实测湍流度之间的线性相关性非常明显,与Solari和Piccardo经验公式存在一定的差别;顺风向湍流度的实测值与日本规范相比在低空段差距较大,在高空段几乎接近.

上海大学低湍流度低速风洞及气动设计

通过对国内外现有低湍流风洞进行调研和分析,上海大学力学所建造了一座低湍流度低速风洞(以下简称SIAMM400).该风洞具有低湍流度、可变湍流度、低噪声等几个特色.在风洞的设计过程中,对其主要部件(包括斜流式风机、稳定段、收缩段、试验段等)进行详细的气动计算,给出了设计依据.风洞建成后,结合实验室内先进的测量手段,除了能满足模型的测压、测速、流态观测等教学实验外,还可以利用该风洞从事航空航天、桥梁建筑、环境污染、汽车等工业空气动力学研究工作.

湍流度对覆冰导线气动力特性影响的试验研究

为研究风场湍流度对覆冰导线气动特性的影响,对D形和4种不同冰厚的新月形覆冰导线进行了风洞试验。分别在均匀流、5%和13%这3种均匀湍流场中,获得了0～180°攻角范围内单导线和6分裂导线的气动三分力系数,考察了2种不同形状覆冰时导线截面的气动力特性。同时,根据Den Hartog竖向和Nigol扭转舞动机理,讨论了覆冰导线的驰振不稳定攻角范围,为覆冰导线的舞动计算分析提供了有效参考。研究结果表明:湍流会降低新月形覆冰导线的气动稳定性,其中5%的湍流场对弛振稳定性的影响最为不利。然而对D形覆冰导线而言,湍流仅会略微改变气动力系数的幅值,不会影响其随攻角的变化规律;此外,湍流会提高D形覆冰导线的竖向弛振稳定性,而对扭转弛振稳定性几乎没有影响。

干涉瑞利散射测速技术在跨超声速风洞的湍流度测试应用研究

为了测量高速流场的湍流度,研究了基于法布里-珀罗(Fabry-Pérot)干涉仪的干涉瑞利散射测速技术。设计了干涉瑞利散射速度测量装置,主要由大功率窄线宽连续激光器、法布里-珀罗干涉仪和高帧频EMCCD相机组成,激光器提供连续光源照射流场形成气体分子瑞利散射,并通过法布里-珀罗干涉仪和EMCCD,实现了对流场气体分子瑞利散射光谱精细分辨,获得了高时间分辨速度测量结果。经过理论分析,该装置的速度分辨率为1.23m/s;通过与热线风速仪湍流度测量实验的结果进行对比,验证了干涉瑞利散射测速技术具备流场湍流度非接触测量能力;利用干涉瑞利散射测速装置,在0.3m×0.3m跨超声速风洞上,开展了Ma3.0条件下流场湍流度测量实验,获得了超声速流场的平均速度和湍流度测量结果,装置时间采样率达到4kHz。

两次台风过程近地层湍流度和阵风因子分析

利用2005年台风"麦莎"和"卡努"期间青岛海岸实测三维风观测资料,挑选6个10 m in平均风速≥8 m/s的强风时段,使用矢量分析方法研究台风影响华东地区时近地层的平均风速风向变化、湍流度和阵风因子变化等湍流特性,结果表明台风影响期间,近地层湍流脉动风速不稳定,水平方向、垂直方向风速风向快速变化;虽然台风"麦莎"、"卡努"入海地点不同,不同强风时段近地层湍流度差异也较大,但湍流强度都表现为Iu(横向)>Iv(纵向)>Iw(垂直向)。两次台风影响过程不同强风时段近地层阵风因子的变化与湍流度的变化是一致的,在风速增大风向转变的时段,湍流度和阵风因子明显增大。

西北工业大学直流式低湍流度风洞设计中的几个关键问题

本文主要阐述西北工业大学直流式低湍流度风洞设计中的几个关键问题,如大收缩比、多层网、低噪声风扇以及抑制风扇噪声上传的一些措施.这座风洞的最低湍流度为0.01％～0.02％.这一湍流度已达到了国际上回流式低湍流度风洞的最高水平.通常直流式风洞由于进气及环境噪声的影响较回流式风洞为大,且风扇噪声的影响亦较大,故其湍流度常较回流式风洞大.西北工业大学的直流式低湍流度风洞由于在设计中对于降湍、减噪作了综合处理,故其湍流度达到了回流式风洞的最高水平.本文主要阐述西工大低湍流度风洞设计中的几个关键问题.

湍流度对飞行器模型大迎角气动特性影响的初步研究

本文简要地阐述了在西北工业大学低(变)湍流度风洞中进行的湍流度对某战斗机简化模型在大迎角时气动特性影响的实验研究以及对实验结果的分析。实验的湍流度为:0.02%,0.10%和0.15%。实验结果表明,湍流度对大迎角时气动特性的影响是不可忽视的,并且表现出十分复杂的特性。对于不同的迎角,湍流度对实验结果有明显不同的影响。当迎角小于20°时,湍流度对试验结果的影响不大。但当迎角大于20°时,湍流度的影响是显著的。

较低湍流度范围湍流度对风洞实验结果的影响

变湍流度试验结果表明，湍流度对诸如洞壁边界层、平板边界层、各类翼型边界层和尾流的时均特性、湍流特性、转捩情况以及对翼型和旋成体压力分布等气动特性有显著影响。这种影响有一定规律，量值较大，不能忽视。

低湍流度风洞中湍流度对平板边界层转捩影响的试验研究

本文报告了在西北工业大学柔壁低湍流度风洞中进行平板边界层转捩试验研究的简况及初步结果。试验湍流度为０．０２％、０．１％及０．３３％，用恒温热线风速仪测量时均速度型，求得边界层沿流向的位移厚度分布，并用示波器观察速度脉动波形变化，从而确定起始转捩点和完全转捩点位置。结果表明，转捩的规律性和国外经典结果极为吻合。

湍流度对全气膜覆盖冷却叶片的影响

研究了具有尾缘槽缝和多排复杂冷气喷射进口弯掠导叶的气膜冷却特性,所研究的叶片具体有2个冷却腔,尾缘劈缝与副冷却腔相连,表面总共布置有11排冷气喷射孔,给出了多孔气膜冷却叶片几何构造和网格生成的过程。给出了不同湍流度下叶片中部区域叶片型线上的压力系数和速度比分布情况,并讨论了各个位置上的分布特点。探讨了在内表面换热和外表面气膜覆盖条件下,压力面和吸力面上展向的平均实际气膜冷却效率沿流向的分布特点,并且对各自冷却特点进行了分析。

低湍流度静声低速风洞及气动设计

建成了一座低湍流度静声低速风洞,该风洞选用了蜂窝器、损失系数适当的多层阻尼网,以及优良的大收缩比(14.8)收缩段曲线等先进的低湍流度设计和风洞管壁外隔声处理、风洞管壁内消声处理以及减振处理等降噪设计方法.流场校测结果表明:实验段最大风速可达到75 m/s,常用风速下湍流度可达0.04%~0.05%,背景噪声低,风洞流场品质达到了设计要求.风洞建成后,可以开展模型测力、测压和流动显示实验,还可以利用该风洞从事CFD数值计算验证.

不同下垫面表面层的湍流度统计特征

给出了中性条件下六种不同地形的表面层湍流度的实测统计值。分析表明湍流度和地形特征有紧密关系,表现出一定的规律性。说明有可能建立地形特征参数和统计平均湍流参数之间的经验或半经验关系。其中热力性能均匀的平坦地形的实测参数可作为类似地区的湍流度的估计值,也可作为对实测资料可靠性的参考判据。海湾地区湍流特征和风向有关,向岸流的湍流度和稳定度(陆地气象资料分类)关系不很显著,应和离岸流分开分析。同是海湾地区,因港湾特征上的较大差别可导至湍流度有相当不同。大城市的湍流特征与测站附近建筑物大小、分布有关,对实测资料的代表性需予以充分注意。

变湍流度时翼型边界层及近场尾流的法向湍流特性初步试验研究

简述了湍流度对边界层及近场尾流时均特性和边界层转捩位置的影响，讨论了流向和法向湍流特性分布规律，并着重分析了湍流度对法向湍流特性的影响。结果表明，法向湍流强度及雷诺正应力沿流向分段性更为明显，且法向与流向湍流参量之比的特征值有一定规律性。

声学风洞流场低湍流度及频谱测量研究

采用热线风速仪对5.5m×4m低湍流航空声学风洞闭口试验段低湍流度流场进行测量,根据对干扰信号的分析,提出了高通惯性衰减滤波方法,并与一般数据处理方法进行了比较,给出了流场测量方案、方法和结果。采用功率谱方法和斯特罗哈数方法分析脉动速度信号中的干扰噪声,发现40Hz^10kHz频谱范围内同时存在电磁干扰噪声和支架干扰噪声。比较分析了0.5Hz^5kHz带通滤波方法、电磁噪声解耦方法和0.5Hz高通惯性衰减滤波方法对干扰信号的滤除效果,采用0.5Hz高通惯性衰减滤波方法获得了流场低湍流度数据,流场速度30~100m/s的湍流度平均值小于0.05%。实验结果表明,高通惯性衰减滤波方法可以有效控制干扰信号对测量结果的影响程度,为低湍流度流场信号处理提供了一种方法。

湍流度和吹风比对叶片前缘双出口孔射流冷却效率影响

为了探讨湍流度对一种新型气膜孔射流气膜冷却影响,利用商业软件提供的有限体积法求解N-S方程,对湍流度分别为0.4%、10%和20%时的双出口孔射流冷却效率进行数值模拟。吹风比变化范围为0.5到2.0。首先将圆柱孔射流冷却效率计算结果和实验数据进行了对比,二者吻合较好。计算得到了双出口孔射流气膜冷却下的流场、径向平均冷却效率。结果表明,湍流度和吹风比对冷却效率都有较大影响。湍流度为0.4%和10%时,最高冷却效率在吹风比1.0时获得;湍流度30%时,最高冷却效率在吹风比2.0时获得。吹风比0.5和1.0时,冷却效率随着湍流度的增加而降低;吹风比2.0时,冷却效率随着湍流度的增加而增加。

自由流湍流度对某低压涡轮级气动影响的数值研究

基于Langtry-Menter转捩模型,定常求解雷诺平均的三维粘性N-S方程组,数值研究了不同雷诺数工况下,自由流湍流度(FST)变化对某低压涡轮级流场及性能的影响,揭示了FST对该低压涡轮级叶片吸力面表面流动及涡轮级效率雷诺数效应的影响规律;并基于一种损失分离方法,细分了FST对该低压涡轮级内部各损失分量,如叶型损失、端壁边界层损失,叶尖泄漏损失的影响.

高湍流度风场下金茂大厦的舒适度分析

来流湍流度对超高层建筑的风振响应有很大的影响,在新模拟出更接近实际风场湍流度的流场的基础上,用高频测力天平方法对金茂大厦模型进行了风洞试验。根据试验结果及计算得到了该塔楼334m高度处的峰值加速度,分析了风向、地貌、周围建筑干扰等条件尤其是待建的环球金融中心对结构峰值加速度的影响。结果表明:已有周边建筑对结构加速度影响不大,但待建的环球金融中心则有显著的干扰影响,它有可能使得金茂大厦的峰值加速度在B类、D类地貌下分别增加55%和10%。最后,分析对比了用规范10年重现期基本风速和气象资料所得风速的加速度计算结果。