超声速自由涡气动窗口剪切层光学性能的优化设计研究

在超声速自由旋涡气动窗口应用中,高能激光束实际上是透过超声速自由旋涡射流的剪切层输出的,激光束会受到剪切层的退化畸变。为了减少这种畸变,优化超声速剪切层光学性能,提出了超声速自由旋涡射流的压力匹配和折射率匹配剪切层的设计方法。提出了两种类型的折射率匹配剪切层的设计方法,讨论了其设计过程。这两种剪切层分别为按照某种比例混合的He/Ar混合气体作为自由旋涡射流的工作气体时的折射率匹配剪切层,以及选用加热到某个温度的干燥空气作为自由旋涡射流工作气体时的折射率匹配剪切层。

DPIV技术在超声速自由涡气动窗口研究中的应用

超声速自由旋涡气动窗口是利用超声速自由旋涡射流来密封高能激光器低压的激光腔,了解气动窗口的流场结构对提高其气动性能和光学性能是非常重要的。本文采用纳米材料作为示踪粒子,开发了超声速流场的DPIV测试技术,并应用于超声速自由旋涡气动窗口的流动显示和测量。测量的最大流场马赫数为4.21,得到了气动窗口的启动过程和剪切层非线性快速增长的流动图画,获得了超声速自由旋涡射流及其诱导流动的速度场。

超声速自由旋涡气动窗口的设计与实验研究

自由旋涡气动窗口利用非对称喷管产生的超声速自由旋涡射流来密封高能激光器低压的激光腔,通过射流的动量改变来平衡环境与激光腔之间的压力差。提出了一种超声速自由旋涡气动窗口的设计原理和方法,讨论了其设计过程,对该种结构的自由旋涡气动窗口进行了设计和实验测试。测试表明,超声速自由旋涡气动窗口能够按设计参数运行,满足激光腔密封的要求,而且具有良好的光学质量。

超声速降落伞系统的气动干扰数值模拟研究

文章基于一种简易"浸入边界技术"与流固耦合方法对超声速来流条件下的三维降落伞系统进行了数值模拟。文章分析了降落伞系统(太空舱和降落伞衣)流场产生的气动干扰对伞衣外形变形动力学的影响以及降落伞设计参数(如拖拽距离参数)对降落伞性能表现的影响,同时检验了分离涡模拟方法在三维超声速降落伞数值模拟中的适用性。结果表明,当拖拽距离参数很小时,伞衣出现了严重的收缩现象;当距离增大时,观测到了伞开口的"呼吸现象",阻力系数获得了较大改善。另外,在拖拽距离参数较大的情况下,由于湍流尾流与伞前激波的气动干扰影响明显,采用分离涡模拟方法,可以获得较层流尾流条件下更大的阻力系数。

红外窗口气膜冷却数值研究

以二维平板模拟红外窗口,应用数值方法研究了红外窗口气膜冷却的效果和规律.比较了射流切向喷射和大角度喷射下,气膜完全覆盖长度在不同的喷缝高度和总压比下的变化规律,并分析了射流在各种喷射角度下对窗口表面流场的影响.

中国空气动力研究与发展中心巡礼

1978年6月,邓小平同志在听取我国航空事业与空气动力研究试验的情况汇报后指出,风洞和计算机一样,只搞一个中心,为全国服务。要大、中、小配套,满足使用。17年后的1995年10月,记者在我国西南某地看到,总设计师的嘱托正在成为现实:我国风洞中心已跻身于世界著名空气动力学研究试验基地行列,为我国航空、航天和国防科技事业的发展作出了卓越的贡献。

超声速燃烧气动斜坡喷注器研究

为增强超声速燃烧过程的燃料混合,设计了通过喷嘴阵列形成流向涡强化混合的气动斜坡实验件.在直连式实验台上对气动斜坡实验件进行了纹影及油流谱等冷试实验研究.并采用大涡模拟(LES)方法数值模拟了超声速流场中气动斜坡的流动及燃烧特性.结果表明:气动斜坡喷注器的喷嘴阵列设计能有效加速喷流后流向涡的卷起,提高掺混特性;其燃烧过程也能使喷流形成的剪切层上抬,增进混合;由于喷流方向与主流方向夹角较小,总压损失也较物理斜坡、横向喷流等混合增强方式小.

超声速理想膨胀喷流噪声的大涡模拟

为探究亚格子模型和热效应对超声速喷流流场与声场的影响规律,采用LES/FW-H混合算法对超声速理想膨胀喷流开展了数值模拟参数研究。首先,通过对比数值模拟与实验数据详细验证了LES/FW-H混合算法的可靠性,并结合Tam相似谱理论确定了实验与数值模拟中声场出现偏差的原因在于实验中存在宽频激波噪声。之后,讨论了亚格子模型对流场平均量、湍流统计量和噪声特征的影响,数据对比表明动态Smagorinsky模型的模拟结果与隐式亚格子模型的结果一致,且均与已有实验和数值模拟结果相符;而采用常系数Smagorinsky模型将导致流场和声场结果出现明显偏差。最后,通过改变喷流出口总温研究了热效应对超声速理想膨胀喷流流场与声场的影响,研究发现喷流总温升高增大了无量纲的高频流向速度脉动,同时对远场高频噪声具有显著的增强效应。

动力航空百年漫话（七）超声速飞行业绩辉煌

二战后不久，飞机先后突破了“声障”和“热障”。超声速时代真正到来了。由于层流技术涡升力技术种种先进气动布局以及高涵道比涡扇发动机等新技术的积极开发和应用不仅军用飞机在技术上跨过了第三代的界限舒适而又经济的大型民用飞机及垂直起落飞机也应运而生并走进了人们的生活。

气动光学效应湍流脉动模型系数修正

以光学窗口的气动光学效应研究为背景,研究影响光学传输预测的流场湍流脉动量预测.选取平板、压缩拐角、凹腔流动模型,采用大涡模拟（LES）方法研究超声速湍流脉动工程预测模型的系数修正.结果表明：LES方法能够获得无激波干扰、强激波干扰及底部大分离条件下,湍流密度脉动的定量分布,并据此给出脉动工程模型的系数修正,结果已经应用于型号飞行器的光学窗口气动光学效应预测.