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。

荧光油流摩擦力场测量试验

飞行器表面摩擦阻力测量是空气动力学领域的研究难点。在风洞试验中有多种摩擦力测量方法,但多为单点式测量,试验中采用荧光油流摩擦力场测量技术在低速开口式风洞中对平板翼型和RAE2822二元翼型的上表面摩擦力分布情况进行了测量。试验结果表明:该测量技术可以测得模型表面的摩擦力信息,所得平板流场层流部分的摩擦力信息与布拉修斯(Blasius)层流解趋势一致,并得到二元翼型三维摩擦力信息及某一沿流向剖面的τ-x曲线。

高空微型飞行器滑翔轨迹特性优化研究

基于滑翔式微型飞行器(micro gliding air vehicle,MGAV)的布局、投射及飞行特点,分析并优化其在不同任务需求下的一般轨迹特性。首先,概述了此种MGAV的设计过程及总体参数;接着,基于一般意义的飞行器平面运动模型,推导出平衡滑翔初始投射条件,并结合实际投射装置参数推导真实初始投射条件。进一步分别比较了在这两种投射条件下的无约束最远射程轨迹特性,真实滑翔比平衡滑翔在射程上减少约5 km。然后,分析了此种飞行器可能存在的任务需求,采用高斯伪谱法得到在过程约束及终端约束下最长滑翔时间及保证滑翔时间及滑翔距离同时最长2种目标函数下的最优滑翔轨迹。第一种目标下,优化后航时和无控滑翔相比可提高约8 min,但是和理论最远射程136 km相比缩短20 km。第二种目标下,在最远射程维持不变的同时可使航时提高约2 min。最后,将优化轨迹的控制变量带入到动力学方程积分进行可行性验证。研究结果表明,基于高斯伪谱法的轨迹分析是一种高效可行的轨迹优化策略。

壁面粗糙度湍流扩展模型及流动数值模拟

采用有限体积法数值求解雷诺平均Navier-Stokes流动控制方程,数值模拟表面粗糙度对气动特性和热力学特性的影响。通过修正Knopp的基于切应力输运k-ω湍流模型的粗糙度湍流扩展模型中边界条件ω的值,提高了壁面附近的涡黏度,增加了总壁面切应力,从而引入壁面粗糙度的影响。通过对不同粗糙度的平板流动和NACA 65_2215翼型绕流进行数值模拟,分析粗糙度对表面摩阻系数、斯坦顿数和升力系数的影响。计算结果表明:粗糙度使得平板表面摩阻系数和斯坦顿数增大,翼型流动分离提前,升力系数减小。流经粗糙壁面的流动处于过渡状态时,改进的粗糙度湍流扩展模型改善了原模型速度偏移量与经验公式相比偏小的缺点,同时,表面摩阻系数、斯坦顿数和升力系数与实验结果吻合得更好。该改进模型不需要对壁面附近网格进行加密,能够快速、准确地模拟流经粗糙壁面的流动。