旋成体非对称涡Re数效应的分区性态研究

本文利用长细比为3．0的尖拱形头部，其后为圆柱段，整体长细比为6．0的旋成体模型在北京航空航天大学流体力学研究所D4低速风洞和西北工业大学翼型、叶栅重点实验室NF-3风洞中进行了大攻角非对称涡绕流的胁D数效应及其分区性态的实验研究，其胁。数变化范围是0．6×10^5-13．3×10^5。文内首先研究和详细讨论了不同胁。数下非对称涡性态的分区特性；其次，为了研究湍流分离下过临界非对称涡流动的性态及其忍。数效应，本文发展了利用粘贴转捩带或转捩丝的人工转捩实验技术；在此基础上详细研究了过临界胁。数下非对称涡流动的性态包括流动的确定性、头部扰动周向位置变化引起非对称涡的演化规律以及过临界区的胁数影响规律。

旋成体非对称背涡特性及其形成机理的研究

本文对不同头部形状旋成体模型进行了低速风洞实验，揭示出它们不同的统流现象和流动特性。尖锥旋成体两侧主分离线呈现为开式分离线，其分离剪切层在对称背涡中均表现为层流状态。而在非对称背涡中两侧表现为不同的剪切层状态，钝头旋成体绕流中存在头部的闭式分离区，两侧的主分离线在其下游，它的主分离剪切层从对称发展到非对称均呈现为湍流状态。通过对两类旋成体绕流结构的比较分析，得出尖锥旋成体的非对称背涡是由于两侧分离剪切层状态不对称引起的，而钝头旋成体则是由于族成体背涡的动力不稳定性引起的。该机理分析的结论还得到测力结果的支持。

高机动飞行器非指令运动及其控制的研究进展

高机动飞行器往往都是通过大攻角飞行来实现高机动科目的,在发展高机动飞行器的过程中,其非指令运动是伴随着大攻角飞行而常常出现的运动形态.为此,应在飞行器设计的早期阶段,充分研究所设计布局的大攻角流动性态及其相应的非指令运动的形态;揭示这类运动形态的主控流动;在此基础上形成和发展流动控制新技术,以达到抑制非指令运动的目的.由于大攻角前体非对称涡往往与非指令运动密切相关,为此本文首先指出前体非对称涡流动对头部微扰动十分敏感,以致长期以来让人们误认为这类流动具有不确定性.研究表明,通过设置人工微扰动可使前体非对称涡流动具有可重复性,并揭示该流动随扰动周向角变化的响应、演化规律.通过利用大、小后掠翼两类翼身组合体的典型布局形式,研究它们所呈现的摇滚运动形态,揭示其摇滚运动的不同主控流动机理,在此基础上分别发展了抑制小、大后掠翼身组合体摇滚运动的流动控制技术:快速旋转头部扰动和适当设置扰动位使翼、身的两对非对称涡处于反相.在抑制非指令运动的研究中,深入理解和揭示头部微扰动对非对称涡流动的响应、演化机理是至关重要的,应予以特别关注.

前缘吹气控制舵面流动分离

针对各种飞行器大舵偏下出现的流动分离问题,在北航D4风洞对旨在消除舵面流动分离的舵面前缘吹气技术进行了研究,为了降低控制分离所用的吹气量,吹气点设置在舵面前缘气流分离点处.应用粒子图像测速(PIV,Particle Image Velocimetry)技术,分析了舵面绕流在吹气量由小变大过程中所经历的3个不同演化阶段;由测压得到的舵面压力分布则显示,前缘吹气造成的引射作用使前缘吸力峰随吹气量增大而增大,这是前缘吹气能够使舵面升力增大的主要机理.实验结果还表明,前缘吹气可明显提高舵面升力,同时也可以显著降低舵面阻力.

锥形干扰中的起始分离研究

对直立和后掠的尖缘舵、半锥及后掠压缩角等四类激波发生器引起的激波／边界层锥形干扰的起始分离现象和机理进行了实验研究。在实验中，自由流马赫数为：M∞＝1．79，2．04和2．50，相应的雷诺数几乎保持不变：Re≈2．4×107。研究结果表明，这类锥形干扰诱导的三维分离流动是从二次流发展形成的。分离形成之前，这类二次流中亦存在“禁区”现象，但它和分离流的“禁区”现象在性质上和变化规律上是不同的。基于此，本文提出了判断锥形干扰起始分离的“拐折准则”。据此准则并结合锥形干扰的分离相关特性，本文给出了四类激波发生器在不同马赫数下的分离边界。

后掠激波边界层干扰中Mach数对特性区影响的研究

本文介绍了由后掠压缩角模型引起的激波和湍流边界层干扰的实验研究。实验雷诺数Re=2.42～2.47×10~7/m,Ma_∞=1.79,2.04和2.50。模型共15个,其后掠角变化范围是0°～60°,流向压缩角变化范围为10°～30°。实验结果表明,在本实验范围内,激波边界层干扰中的上游影响区都呈现出柱形区或锥形区特性;柱形区和锥形区之间的边界随来流Mach数减小向锥形区发展。该边界主要决定于无粘激波的形式。

舵面矢量喷流对现代战斗机气动特性的影响

在双三角翼、椭圆机身的先进战斗机气动布局中配置舵面矢量推力装置，系统研究了该舵面矢量推力装置引起的纵向矢量喷流和横向矢量喷流对机翼绕流及其气动特性的影响，同时还研究了舵面矢量喷流的落压比ＮＰＲ、舵面的纵向和横向偏角δｐ、δｙ以及纵向舵面的宽度Ｗｐ和舵面的配置等因素对喷流干扰效应的影响。

后掠压缩角激波边界层柱形干扰研究

本文给出了由后掠压缩角模型引起的激波和湍流边界层干扰的实验研究结果,着重提出了柱形干扰中的尺度特性。本实验中的马赫数为1.79,2.04和2.50,相应的雷诺数为2.42～2.47×10~7/米。模型后掠角的变化范围是0°到60°,流向压缩角的变化范围为0°到30°。实验结果表明,在本实验的马赫数范围内,干扰流动的上游影响区呈现柱形或锥形,如果考虑横流效应,柱形干扰区的上游影响尺度能和二维压缩角的上游影响尺度相关联。其相关关系仅受后掠角和来流马赫数的影响,而与压缩角大小无关。

平板上钝缘舵在超声速绕流中的三维分离特性研究

对于平板上的直立钝缘舵在M_∞=1.79、2.04和2.50的条件下,研究了该平板干扰区中的三维分离特性。着重讨论了钝缘直径、舵面迎角和来流马赫数对主分离线位置和形状的影响。分析了该类三维分离在性态上更强地依赖于无粘流动特性。此外,还对分离区内的二次分离发展过程和形态进行了初步讨论。

两类非对称涡流动所诱导的摇滚运动

文章详细讨论了两类非对称涡流动诱发的模型摇滚运动.第1类是针对旋成体机身组合体模型,其摇滚运动是由前体非对称涡流动诱发的,运功形态呈现不确定性,由模型头尖部的扰动触发形成.文章提出了快速旋转头尖部扰动的控制技术,以抑制该类模型的大攻角摇滚运动.第2类是针对非常规机身的组合体模型,其摇滚运动的主控流动是非常规机身和机翼的前缘分离涡流动,这些流动是由组合体模型的边界条件确定的,从而运动形态具有很好的确定性.所以,这类模型的自由摇滚运动必须通过改变边界条件来改变诱发摇滚运动的流动,以达到抑制模型自由摇滚运动的目的.最后,文章还讨论了这类运动是由非对称的机翼涡涡强主控的.

分离流动物理特性研究进展

分离流问题的研究在当前流体力学中占有十分重要的地位。它不仅具有重要的理论意义并且具有广泛的应用价值。本文着重评述三维分离流中的基本物理特性和它的流动结构。重点讨论了三维定常分离的两种模式及其判别准则;在三维分离流中应用奇点拓扑理论的定性分析;按照流动的物理特性对三维分离的分类;分离面的物理特性。最后简单介绍了目前在研究湍流边界层分离方面的进展。

在激波边界层干扰中后掠柱形区的独立性原理研究(英文)

在后掠压缩角引起的三维激波边界层干扰中,柱形的上游影响区表现出准二维的流动特性。实验结果表明,在柱形区中通常的边界层独立性原理不再适用。但是,如果考虑由后掠引起的横流效应修正,柱形区中的上游影响距离的尺度和相应的二维干扰上游影响区尺度之间可以得到很好的相关关系。

尖楔和半锥引起的激波/边界层干扰中相关特性研究

本文对于由尖楔和半锥等引起的后掠激波/边界层干扰中相关特性进行了实验研究。实验雷诺数Re=2.4×10~7/m,自由流马赫数Ma_∞=1.79,2.04和2.50。相关性研究的结果表明:在锥形干扰区域内,上游影响线和主分离线的斜率仅仅依赖于无粘激波强度,而无粘激波形状及湍流边界层特性对其影响不大。即在锥形干扰区域内,激波上游的流动特性主要依赖于无粘激波强度。

航天飞机简化模型的低速流型及其三维分离特性研究

本文系统研究了航天飞机简化模型在迎角0°～50°范围内低速绕流中的不同分离流型。通过油流实验观察到在机翼背风面上呈现的六种流谱形态,机身上呈现的四种流谱形态。实验中在机身上还呈现出一类新的分离形态,其分离线起始于鞍点,但又无禁区性特点。为了对该类分离形态合理归类,文内详细讨论了开式分离和闭式分离在各种流动特性上的差异。在此基础上按其流动特性,将这类新型的分离形态归入闭式分离,并称其为第二类闭式分离。

航天飞机的复杂流动问题评述

本文首先回顾了航天飞机的发展概况,进而从第一代航天飞机的绕流分析中提出了复杂流动问题是航天飞机研制和发展中的主要气动问题之一.并详细评述和讨论了关于复杂流动课题在航天飞机工程和气动学科研究中的若干问题.

在三维湍流边界层中摩擦应力的测量研究

本文给出了V形壁面热膜测量物面摩擦应力的方法研究。实验表明该技术对三维湍流边界层中的摩阻测量是一类有效的方法。从本实验的数据可以看到,壁面热膜在二维湍流边界层中得到的校测函数能够直接用于三维湍流边界层的摩擦应力测量。

细长翼绕流中的旋涡特性

本文综述了细长翼绕流中由前缘分离形成的集中涡的各种运动特性。细长翼翼面上方的前缘集中涡是控制机翼绕流和影响机翼气动力特性的主要因素。为此本文详细介绍了前缘涡的形成及其基本流动结构;前缘涡的破裂现象及其对机翼气动力特性的影响;并给出前缘涡破裂的各种理论模型和它的估算方法。最后还简单介绍了绕流中旋涡之间的绕合现象和互相干扰的流动结构。

矢量喷流对战斗机绕流和气动特性影响的研究

在双三角翼、椭圆机身的冀身融合体气动布局中配置二元矢量喷管,本文对该布局形式的矢量喷流和主流绕流之间的干扰流场及其对机翼气动特性的影响进行了系统的实验研究。结果表明,矢量喷流对主流及其气动特性的干扰效应可以分为三类:矢量喷流对附流的干扰效应仅限于喷口附近,主要表现为引射或阻塞作用;矢量喷流对前缘涡的干扰效应起稳定旋涡的作用,这样对稳定涡系的干扰影响很弱,但对破裂涡绕流的干扰效应较强,且随喷流矢量角的增大而增强。

大上翘角机身后体流动机理研究

通过对圆截面上翘 1 6°的后体的数值计算 ,研究了上翘后体的流动机理。结果表明 ,上翘后体引起横向流动 ,使横向逆压梯度增大、下表面边界层增厚 ,导致后体出现三维开式分离流动 ;由分离形成一对方向相反、强度相等的旋涡向下游拖至尾迹区 ;这种分离流动是导致大上翘角后体阻力增加的主要原因。

飞机大迎角非对称涡组合扰动主动控制研究

采用测压、测力以及流动显示方法研究了头部微三角扰动块对飞机大迎角非对称背涡的主控作用和背风侧单孔位微吹气对背涡空间位置及相应侧向力的控制作用,以此为基础提出了基于微三角块扰动和单孔位微吹气扰动的组合扰动主动控制新技术,并在某飞机模型上进行了验证．实验是在北京航空航天大学D4风洞中进行的．研究结果表明:该组合扰动控制技术能够实现对飞机大迎角非对称侧向力的有效主动控制．