近自由表面翼型尾流速度场的PIV测量及POD分析

翼型的流场结构对地效飞行器气动特性有着重要影响,针对这一问题,该文介绍了在风浪槽中进行的近自由表面翼型的流场PIV试验测量及其试验结果。实验分别测量了翼型与自由表面不同间距的多种工况下,零攻角NACA0012翼型尾流速度场随时间的演化过程,并将同一间隙条件下连续采集的瞬态速度场结果进行时均统计分析,获得了尾流的时均速度场等信息,用于对比分析翼型与自由表面不同间隙时的流场结构特征。实验结果表明,随着翼型与自由表面间距的不同,翼型尾流场的流动结构和气流在翼型表面的分离特性发生明显的变化,进而可能引起作用于翼型的气动力的变化。而后将本征正交分解POD(Proper Orthogonal Decomposition)方法应用于PIV瞬态速度场的后处理,研究分析了翼型尾流各本征模态下的湍流结构。结果显示低阶本征模态中存在明显的相干结构,且大尺度的流动结构与流场中绝大部分的能量分布直接相关,而高阶本征模态代表了流动的小尺度结构。

近自由表面升力线的侧洗角以及诱导升力

该文通过理论推导,以及对试验现象的具体分析,证明了在升力线理论中当马蹄涡模型靠近自由表面或者地面时,马蹄涡的自由涡部分会在水平方向产生一定的偏角,在该文中将这一偏角命名为侧洗角。然后,该文推导了侧洗角的计算公式。结果表明,当马蹄涡靠近自由表面或者地面时,自由涡侧洗角和下洗角大小相当。然后将修正的升力线理论应用到了地效翼的升力计算中,比较了考虑侧洗角和不考虑侧洗角两种升力线模型的计算结果,探究侧洗角对于地效翼升力计算的影响大小。结果发现,侧洗角会对升力计算产生一定的影响,因此在将升力线理论应用于地效翼升力计算时,应该考虑侧洗角。

自由表面对小攻角翼型流动分离特性的影响

该文介绍了在实验段为1.7m×0.4m×0.4m的小型风浪槽中进行的自由表面附近,小攻角翼型流场分离特性的PIV实验结果。实验测量了NACA0012翼型在10°攻角下与自由表面多种不同间距时,翼面附近速度场,而后将各间距下连续采集的约500副瞬态流场结果进行统计分析,获得了翼面时均速度场等信息,讨论了时均流场结构和速度分布随翼型与水面间距的变化规律及水面对翼面流场分离特性的影响。实验的雷诺数Re=5.7×104。实验结果表明,随着翼型与自由表面间距的不同,翼型表面流动结构和气流在翼型表面的分离结构发生明显的变化,其明显的变化特征为,随着翼型从无水面干扰的工况向水面接近的过程中,上表面的分离先逐渐增强,而后被抑制,该流动演化特性进而可引起作用于翼型的气动特性的变化。

Steady thermal-solutal capillary convection in a shallow annular pool with the radial temperature and concentration gradients

Using asymptotical analysis,we investigate the characteristics of the coupled thermal and solutal capillary convection with the radial temperature and solute concentration gradients in a shallow annular pool with the free surface.The pool is heated from the outer cylinder with high solutal concentration and cooled at the inner cylinder with low solutal concentration.The asymptotic solution is obtained in the core region in the limit as the aspect ratio,which is defined as the ratio of the depth to the width of the pool,goes to zero.The comparison with the previous work certifies that the asymptotic solution is right and believable.The influences of the solutal capillary force,the buoyant force,the Soret effect and the geometric parameters on the fluid flow are analyzed.