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Effects of Freestream Turbulence,Reynolds Number and Mach Number on the Boundary Layer in a Low Pressure Turbine
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作者 DUAN Wenhua QIAO Weiyang +1 位作者 CHEN Weijie ZHAO Xinyu 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第4期1393-1406,共14页
In order to investigate the aerodynamics of a high speed low pressure turbine works in high Mach number and low Reynold number environment,the effect of freestream turbulence(FST)on the boundary layer development on t... In order to investigate the aerodynamics of a high speed low pressure turbine works in high Mach number and low Reynold number environment,the effect of freestream turbulence(FST)on the boundary layer development on the high speed low pressure turbine under different Reynolds numbers(Re)is numerically investigated.Large eddy simulation is adopted here with a subgrid scale model of Wall Adapting Local Eddy viscosity(WALE).Cases with Re ranging from 100000 to 400000 under an exit Mach number(Ma)of 0.87 have been considered at low and high FST levels.A low Ma case(0.17)under very low Re has also been studied under both low and high FST.It is found that higher Re or FST level leads to earlier transition.Re has a greater effect than FST on the development of boundary layer.The effect of FST on the boundary layer depends on the Re.The boundary layer development shows totally different behaviors under different Ma.A separation bubble could be formed under low Ma while no attachment could be detected under high Ma.The FST has a stronger effect on the separated boundary layer under low Ma,which could eliminate the separation in the present study.For all the cases under low FST,the Kelvin-Helmholtz instability is the dominate mechanism in the transition process.For the low Ma case with high FST,the streamwise streaks play a dominant role in the transition process.For the high Ma cases with high FST,both the streamwise streaks and Kelvin-Helmholtz instability work in the transition process.The streamwise streaks play a more important role when the Re increased. 展开更多
关键词 freestream turbulence Reynolds number Mach number low pressure turbine boundary layer
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A methodology for simulating 2D shock-induced dynamic stall at flight test-based fluctuating freestream 被引量:2
2
作者 Khider AL-JABURI Daniel FESZTY Fred NITZSCHE 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第10期2223-2238,共16页
A comprehensive methodology for simulating 2 D dynamic stall at fluctuating freestream is proposed in this paper.2 D CFD simulation of a SC1095 airfoil exposed to a fluctuating freestream of Mach number 0.537±0.2... A comprehensive methodology for simulating 2 D dynamic stall at fluctuating freestream is proposed in this paper.2 D CFD simulation of a SC1095 airfoil exposed to a fluctuating freestream of Mach number 0.537±0.205 and Reynolds number 6.1×10~6(based on the mean Mach number)and undergoing a 10°±10°pitch oscillation with a frequency of 4.25 Hz was conducted.These conditions were selected to be representative of the flow experienced by a helicopter rotor airfoil section in a real-life fast forward flight.Both constant freestream dynamic stall as well as fluctuating freestream dynamic stall simulations were conducted and compared.The methodology was carefully validated with experimental data for both transonic flow and dynamic stall under fluctuating freestream.Overall,the results suggest that the fluctuating freestream alters the dynamic stall mechanism documented for constant freestream in a major way,emphasizing that inclusion of this effect in the prediction of dynamic stall related rotor loads is imperative for rotor performance analysis and blades design. 展开更多
关键词 MACH fluctuation PITCHING AIRFOIL Shock-induced dynamic STALL TRANSONIC flow Unsteady freestream velocity
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固相颗粒在旋流场形成过程中的运动分析 被引量:7
3
作者 刘洪斌 张进 +1 位作者 肖慧娜 谢超 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期1236-1243,共8页
通过CFD-DEM耦合计算方法模拟不同粒径颗粒在FX-50水力旋流器内的运动行为,分析旋流器内旋流分离场的形成过程,连续相的运动采用求解平均化的Navier-Stokes方程得到,离散相的运动通过离散元法计算。采用欧拉-拉格朗日方法,通过Freestrea... 通过CFD-DEM耦合计算方法模拟不同粒径颗粒在FX-50水力旋流器内的运动行为,分析旋流器内旋流分离场的形成过程,连续相的运动采用求解平均化的Navier-Stokes方程得到,离散相的运动通过离散元法计算。采用欧拉-拉格朗日方法,通过Freestream曳力模型传递相间数据,分析了流体的速度场、压力场,颗粒群的速度、受力、颗粒-颗粒和颗粒-壁面的接触作用力。结果表明,当循环流与入口流汇合时,颗粒速度损失较大;当旋流场稳定后,60μm粒径颗粒群在旋流器锥段的堆积最严重,分离速度较70μm、80μm颗粒低;颗粒平均速度的变化为先减小再增大,直到以后的稳定变化。旋流场未稳定时颗粒在竖直方向的运移速度大于旋流场稳定后竖直方向的运移速度,80μm颗粒竖直方向平均速度始终大于60μm和70μm。颗粒-颗粒和颗粒-壁面的接触过程中,颗粒的受力以法向方向为主,当颗粒与壁面接触时,所受合力最大;由于流动前期颗粒在旋流器内运动轨迹不稳定,颗粒随机碰撞明显,导致颗粒平均接触力波动较大,当旋流场达到稳定状态以后,数值改变很小。 展开更多
关键词 计算流体力学-离散单元法 水力旋流器 计算流体力学 离散单元法 欧拉-拉格朗日 freestream曳力模型
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自由流湍流度对某低压涡轮级气动影响的数值研究 被引量:2
4
作者 罗华玲 乔渭阳 +1 位作者 许开富 李伟 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1490-1497,共8页
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;... 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. 展开更多
关键词 自由流湍流度 雷诺数效应 低压涡轮 损失分离 转捩模型
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平板边界层转捩的仿真 被引量:6
5
作者 陈奕 高正红 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2009年第3期77-81,共5页
对计算流体力学(CFD)的难点问题——零压力梯度平板边界层转捩进行了成功仿真。利用商业软件FLUENT的二次开发功能,一种符合现代CFD技术要求的先进转捩模型——Gamma-Theta被用于仿真中,并采用了设置来流粘性比的新方法来进行基于SSTk-o... 对计算流体力学(CFD)的难点问题——零压力梯度平板边界层转捩进行了成功仿真。利用商业软件FLUENT的二次开发功能,一种符合现代CFD技术要求的先进转捩模型——Gamma-Theta被用于仿真中,并采用了设置来流粘性比的新方法来进行基于SSTk-omega湍流模型的仿真。仿真结果表明,在不同的来流湍流水平下,Gamma-Theta转捩模型可以准确仿真包含自然转捩和bypass转捩现象的平板边界层流动,而设置来流粘性比的新方法对于成功的仿真也起到了关键作用。 展开更多
关键词 转捩模型 当地变量 平板边界层 二次开发 来流粘性比
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高阶精度有限差分方法几何守恒律研究进展 被引量:2
6
作者 毛枚良 姜屹 +2 位作者 闵耀兵 朱华君 邓小刚 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期157-167,共11页
针对高阶精度有限差分格式的几何守恒律问题,系统梳理了国内外离散几何守恒律问题方面的研究工作,以有限差分格式离散后的自由流保持问题为切入点,综述了近年来课题组在有限差分离散几何守恒律方面的研究工作,包括守恒网格导数算法(CMM... 针对高阶精度有限差分格式的几何守恒律问题,系统梳理了国内外离散几何守恒律问题方面的研究工作,以有限差分格式离散后的自由流保持问题为切入点,综述了近年来课题组在有限差分离散几何守恒律方面的研究工作,包括守恒网格导数算法(CMM)、对称守恒网格导数算法(SCMM)等,并通过若干典型算例验证了几何守恒律的满足对高阶精度有限差分方法数值模拟能力的提升。通过对有限差分离散几何守恒律问题研究工作的系统梳理,总结相关认识如下:1)直接基于网格变换导数的传统计算形式采用有限差分离散不能满足几何守恒律,需采用网格变换导数的守恒计算形式同时还需满足CMM条件;2)SCMM条件是满足几何守恒律的充分条件,且网格变换导数和雅克比均需采用其对称守恒计算形式,具有唯一性;3)自由流保持只是满足几何守恒律的一种表现形式;4)几何守恒律的满足能够有效提升高阶精度有限差分格式的数值模拟能力。 展开更多
关键词 高阶精度有限差分方法 几何守恒律 自由流保持 对称守恒网格导数方法
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固定转捩在改善振荡来流下低雷诺数翼型气动性能中的应用 被引量:4
7
作者 何飞 宋文萍 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期495-499,共5页
低雷诺数下,翼型表面易于出现的分离转捩现象会降低翼型的气动性能,采用数值计算方法探讨了固定转捩在改善低雷诺数下翼型气动性能中的应用。定常来流下,雷诺数为4×104时,在翼型E387上表面自由转捩位置之前的一定位置处使翼型固定... 低雷诺数下,翼型表面易于出现的分离转捩现象会降低翼型的气动性能,采用数值计算方法探讨了固定转捩在改善低雷诺数下翼型气动性能中的应用。定常来流下,雷诺数为4×104时,在翼型E387上表面自由转捩位置之前的一定位置处使翼型固定转捩,计算结果表明分离区减小了,升力系数和升阻比明显提高。振荡来流下,雷诺数在8×104的50%范围内变化时,分别计算了NACA4412在0°迎角和E387在3°迎角时自由转捩及在60%弦长处固定转捩的升阻特性,结果显示自由转捩的翼型当雷诺数减小时,性能急剧恶化,而采用固定转捩的翼型受其影响要小得多,具有更加稳定的气动性能。 展开更多
关键词 低雷诺数 分离 转捩 振荡来流 固定转捩
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V字形钝前缘激波反射迟滞现象 被引量:1
8
作者 王军 张志雨 +2 位作者 刘愿 钱战森 李祝飞 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期564-572,共9页
针对内转式进气道唇口在宽速域条件下面临的复杂激波干扰问题,将唇口模化为V字形钝前缘,采用数值模拟并辅以风洞实验,研究了典型V字形构型(根部倒圆半径R与前缘钝化半径r之比R/r=1,半扩张角β=18°)激波反射结构随来流马赫数Ma_(∞... 针对内转式进气道唇口在宽速域条件下面临的复杂激波干扰问题,将唇口模化为V字形钝前缘,采用数值模拟并辅以风洞实验,研究了典型V字形构型(根部倒圆半径R与前缘钝化半径r之比R/r=1,半扩张角β=18°)激波反射结构随来流马赫数Ma_(∞)的演变过程。结果表明,随着Ma_(∞)的增大或减小,V字形后掠前缘的脱体激波产生规则反射(Regular reflection,RR)和马赫反射(Mach reflection,MR),并且两者的相互转变过程出现迟滞。初场为RR时,V字形根部产生大范围的流动分离和分离激波;随着Ma_(∞)由5.7逐渐增大至6.5,脱体激波的交点向下游移动并与分离激波的交点重合,使RR转变为MR。初场为MR时,马赫杆下游存在大尺度的反转涡对;随着Ma_(∞)由6.7逐渐减小至5.9,反转涡对不再影响脱体激波,使MR转变为RR。通过Ma_(∞)=6的风洞实验证实,在相同来流条件下存在RR和MR双解。基于对脱体激波交点、分离激波交点和反转涡对尺度随Ma_(∞)变化规律的认识,建立了RR↔MR的转变边界。在双解区中,RR工况的壁面压力最大值约为MR工况的2~3倍,表明迟滞现象将导致唇口气动载荷突变。 展开更多
关键词 流体力学 V字形钝前缘 激波干扰 来流马赫数 迟滞现象
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振荡翼型和振荡来流下的动态失速数值研究 被引量:5
9
作者 朱呈勇 王同光 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期2433-2440,共8页
分别采用2种数值方法——考虑γ-Re_θ转捩预测的SST k-ω湍流模型求解URANS方程和基于准定常薄翼理论分析采用经典的B-L模型预测,对S809翼型在振荡翼型和振荡来流下的动态失速特性进行研究。数值模拟和模型预测的结果均与实验值吻合得... 分别采用2种数值方法——考虑γ-Re_θ转捩预测的SST k-ω湍流模型求解URANS方程和基于准定常薄翼理论分析采用经典的B-L模型预测,对S809翼型在振荡翼型和振荡来流下的动态失速特性进行研究。数值模拟和模型预测的结果均与实验值吻合得较好,验证了方法的准确性。研究表明,振荡翼型在上仰段对翼型附加正弯度并提高升力,下俯段对翼型附加负弯度并降低升力,而振荡来流的作用则相反。当非定常程度较大时,振荡翼型和振荡来流间的差别较明显,应当予以考虑,以提高不同工况下动态载荷计算精度。 展开更多
关键词 动态载荷 计算流体力学 数值模型 俯仰振荡 振荡来流 风力机
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高超声速风洞来流扰动测量及数据后处理技术研究 被引量:2
10
作者 余涛 王俊鹏 +2 位作者 刘向宏 赵家权 吴杰 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期49-56,共8页
来流扰动对高超声速风洞中开展的实验研究,如层/湍流边界层的不稳定性与转捩实验,有直接影响。为加深对高超声速风洞中边界层转捩实验的认识,需对高超声速风洞的来流扰动进行定性与定量的测量与分析。提出一种高超声速风洞扰动模态校测... 来流扰动对高超声速风洞中开展的实验研究,如层/湍流边界层的不稳定性与转捩实验,有直接影响。为加深对高超声速风洞中边界层转捩实验的认识,需对高超声速风洞的来流扰动进行定性与定量的测量与分析。提出一种高超声速风洞扰动模态校测方法,使用热线风速仪和皮托管压力探头对高超声速风洞自由来流进行测量。在小扰动假设前提下通过模态离解分析,并结合直接数值模拟结果,获得风洞自由来流各扰动模态的幅值。运用德国不伦瑞克工业大学马赫数6Ludwieg式高超声速风洞对该方法进行检验。实验结果显示:该风洞为典型噪声风洞,其来流扰动中声波模态高达扰动总模态的69%,涡波模态和熵波模态约各占15%。该扰动模态校测方法为高超声速风洞的流场扰动测量提供了一个思路,为基于高超声速风洞开展的实验提供了借鉴和参考。 展开更多
关键词 高超声速风洞 热线风速仪 皮托管 来流扰动测量 扰动模态
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聚焦激光差分干涉法测量超/高超声速流动的进展 被引量:1
11
作者 熊有德 余涛 +1 位作者 薛涛 吴杰 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期9-20,共12页
聚焦激光差分干涉法(Focused Laser Differential Interferometry,FLDI)作为一种非介入式高时空分辨率的测试手段,适用于高超声速风洞等极端实验环境。从典型FLDI的光路设计出发,介绍了FLDI技术的测量原理以及空间滤波特性;梳理了近年... 聚焦激光差分干涉法(Focused Laser Differential Interferometry,FLDI)作为一种非介入式高时空分辨率的测试手段,适用于高超声速风洞等极端实验环境。从典型FLDI的光路设计出发,介绍了FLDI技术的测量原理以及空间滤波特性;梳理了近年来国内外研究者为满足不同气动问题的研究需求,对典型FLDI技术做出的一系列改进;介绍了FDLI技术在超声速以及高超声速流场(包括高超声速自由流来流扰动、高超声速边界层不稳定波与转捩以及超声速射流噪声辐射等)测量中的应用。本综述展现了FLDI技术在超声速以及高超声速流场测量中的潜力,为后续开展FLDI技术的改进及相关高超声速流场精密测量提供参考。 展开更多
关键词 聚焦激光差分干涉法 超/高超声速流场测量 自由流扰动 超声速射流 边界层转捩
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曲线坐标系下保持自由流的Compact—WENO有限差分杂交格式
12
作者 孟宪君 高振 曾维新 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第A02期203-208,214,共7页
由于标准的高阶非线性加权本质无振荡(WENO)格式在多项式重构过程中产生了非线性权重,故在广义曲线坐标下不能保持自由流,同时坐标变化引起的数值误差会导致小尺度扰动,以至于破坏自由流。本文针对间断解和自由流的耦合流场,介绍了一种... 由于标准的高阶非线性加权本质无振荡(WENO)格式在多项式重构过程中产生了非线性权重,故在广义曲线坐标下不能保持自由流,同时坐标变化引起的数值误差会导致小尺度扰动,以至于破坏自由流。本文针对间断解和自由流的耦合流场,介绍了一种基于五阶WENO-Z有限差分格式和六阶线性紧致有限差分格式(Compact)的杂交格式,八阶的多分辨率分析方法被用来判断解的光滑性;在广义坐标系或轻微扰动的网格上,该格式既可以在包含间断解的区域用WENO-Z格式精确地捕获冲击波和大梯度结构,也可以在光滑区域用高阶紧致差分格式保持自由流的性质。计算量较大但能够保持自由流的WENO-like格式用在WENO-Z和Compact格式的交界处,用做Compact格式的边界条件;经典的二维黎曼初值问题和Mach10的双马赫反射问题展示本文的杂交格式比五阶WENO-Z格式的CPU时间快1.5~2倍。 展开更多
关键词 几何守恒性 自由流 WENO-Z格式 紧致差分格式 杂交格式 坐标变换
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基于转捩模型的位移边界层研究
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作者 邓家钰 王成恩 《计算机仿真》 北大核心 2022年第5期32-37,83,共7页
零压力梯度平板边界层转捩问题是计算流体力学中的一个非常经典的问题,通过采用数值模拟的方法,研究了二维零压力梯度平板边界层中层流向湍流过渡的问题,探究了平板边界层理论中位移边界层厚度在不同来流自由流湍流强度下的变化规律。采... 零压力梯度平板边界层转捩问题是计算流体力学中的一个非常经典的问题,通过采用数值模拟的方法,研究了二维零压力梯度平板边界层中层流向湍流过渡的问题,探究了平板边界层理论中位移边界层厚度在不同来流自由流湍流强度下的变化规律。采用SST transition四方程转捩模型,模拟了零压力梯度平板对入口不同自由流湍流强度的位移边界层的计算结果。通过分析计算结果和对比相关实验,得出位移边界层厚度变化的规律。研究结果表明,自由流湍流强度大小为1%是一个分界线:在自由流湍流强度大于1%的前提下,随着湍流强度的减小,位移边界层厚度沿着流向方向的变化曲线在转捩区域出现下凹现象,且随着湍流强度减少,下凹现象越来越明显;在自由流湍流强度小于1%的提前下,湍流强度接近1%,位移边界层厚度沿着流向方向的变化曲线在转捩区域出现下凹现象,但是随着湍流强度减少,下凹现象逐渐消失。 展开更多
关键词 零压力梯度 转捩 自由流 边界层位移厚度 湍流强度
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高超声速风洞自由来流扰动热线测量技术
14
作者 熊有德 李创创 +1 位作者 张振辉 吴杰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期48-61,共14页
高超声速来流扰动的类型和幅值对边界层转捩、激波/边界层干扰等流动现象有着重要影响。然而,目前对高超声速风洞背景扰动的了解极其有限,限制了相关问题研究。针对这一现状,使用高温热线高过热比和常规热线变过热比两种方法对华中科技... 高超声速来流扰动的类型和幅值对边界层转捩、激波/边界层干扰等流动现象有着重要影响。然而,目前对高超声速风洞背景扰动的了解极其有限,限制了相关问题研究。针对这一现状,使用高温热线高过热比和常规热线变过热比两种方法对华中科技大学马赫数为6的高超声速风洞中的自由流扰动开展了热线测量。两种方法得到的扰动幅值相对误差不超过15%,不同雷诺数质量流量和总温脉动归一化脉动均方根值分别在0.77%~1.25%和0.1%~0.18%。结合可压缩热线扰动图的方法验证了常规风洞中声波扰动占主导地位的假设,同时测得声波扰动方向约为120°~140°,对应声源速度约为0.67~0.78倍自由流速度。此外,基于高温热线的质量流量频谱,获得了40 kHz以下自由流声波静压扰动频谱,发现10 kHz以下低频部分扰动幅值约为10-8量级,而高频部分则发生-5/3斜率的滚降。本研究证实了可压缩热线测量技术应用于高超声速风洞自由流扰动测量的可行性,得到了扰动类型以及幅值的频域分布特性。 展开更多
关键词 高超声速风洞 来流扰动 恒温热线风速仪 模态分解 可压缩流动
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安装角对压气机叶栅气动噪声特性的影响 被引量:5
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作者 杨燕丽 杨爱玲 +2 位作者 董锐 陈二云 戴韧 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期588-596,共9页
基于大涡模拟(LES)和边界元方法对轴流压气机叶栅湍流流场以及流场诱导的噪声进行计算,在不同叶栅安装角下研究来流攻角和来流雷诺数对叶栅气动噪声产生、辐射的影响。研究表明:来流雷诺数不变时,同一安装角下,随着来流攻角从-5°~... 基于大涡模拟(LES)和边界元方法对轴流压气机叶栅湍流流场以及流场诱导的噪声进行计算,在不同叶栅安装角下研究来流攻角和来流雷诺数对叶栅气动噪声产生、辐射的影响。研究表明:来流雷诺数不变时,同一安装角下,随着来流攻角从-5°~20°变化,叶栅监测曲线上的声压级先减小后增大,在0°来流攻角下声压级达到最小。安装角为45°时,外场总声压级随来流攻角的分布与30°安装角变化趋势相近。但安装角为60°时,总声压级的变化则明显变缓。在0°来流攻角下,总声压级比安装角为30°和45°时增加了近6dB,但在其他正来流攻角下,变化并不明显。叶栅的最小声压值出现在弦线方向附近,安装角改变时,最小声压级出现的位置也不同。安装角不变,随着来流雷诺数的增大,叶栅表面的分离减小,损失降低。但叶栅表面的压力脉动随着来流雷诺数的增大而增大,使外场辐射噪声增加。 展开更多
关键词 压气机叶栅 安装角 来流攻角 来流雷诺数 大涡模拟 气动噪声
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一种鼻锥钝化高超声速轴对称进气道流动特性实验 被引量:11
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作者 高文智 李祝飞 杨基明 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期302-310,共9页
前缘钝化尺度是高超声速进气道设计中的关键参数。针对一种前体锥加弯曲压缩面的高超声速轴对称进气道,选取最大尺度为3.2mm(5%唇缘半径)的几种典型鼻锥钝化半径,在马赫数Ma=6来流,及模型安装攻角为0°、4°、7°的条件下... 前缘钝化尺度是高超声速进气道设计中的关键参数。针对一种前体锥加弯曲压缩面的高超声速轴对称进气道,选取最大尺度为3.2mm(5%唇缘半径)的几种典型鼻锥钝化半径,在马赫数Ma=6来流,及模型安装攻角为0°、4°、7°的条件下开展鼻锥钝化尺度对进气道流动性能影响的实验研究。采用纹影拍摄及压力测量记录各来流条件下进气道前体流场结构及壁面压强分布,并在无攻角来流条件下利用微型扰流器进行边界层强制转捩研究。结果表明,对无攻角来流而言,即使是尺度高达3.2mm的钝化半径对进气道前体流场结构及壁面静压分布也基本没有影响。此来流条件下,几种不同鼻锥钝化半径的前体压缩面均出现小范围流动分离,而添加扰流器后该分离区均消失。钝化尺度的影响随着攻角的增加而显现,尽管不同鼻锥钝化尺度下迎风面流场及壁面压强分布几乎没有差别,但背风面随钝化尺度增大表现为边界层明显增厚、流动趋于不稳定。其中最大钝化尺度R=3.2mm的构型在4°攻角来流时背风面即出现明显的分离区,而7°攻角来流时背风面更是出现大范围流动分离、进气道背风侧不起动,并导致进气道内部壁面压强显著下降。 展开更多
关键词 高超声速流 轴对称进气道 鼻锥钝化 攻角来流 流动分离
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WENO Interpolation-Based and Upwind-Biased Free-Stream Preserving Nonlinear Schemes
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作者 Qin Li Dong Sun Fengyuan Xu 《Advances in Applied Mathematics and Mechanics》 SCIE 2021年第6期1441-1484,共44页
For flow simulations with complex geometries and structured grids,it is preferred for high-order difference schemes to achieve high accuracy.In order to achieve this goal,the satisfaction of free-stream preservation i... For flow simulations with complex geometries and structured grids,it is preferred for high-order difference schemes to achieve high accuracy.In order to achieve this goal,the satisfaction of free-stream preservation is necessary to reduce the numerical error in the numerical evaluation of grid metrics.For the linear upwind schemes with flux splitting the free-stream preserving property has been achieved in the early study[Q.Li et al.,Commun.Comput.Phys.,22(2017),pp.64–94].In the current paper,new series of nonlinear upwind-biased schemes through WENO interpolation will be proposed.In the new nonlinear schemes,the shock-capturing capability on distorted grids is achieved,which is unavailable for the aforementioned linear upwind schemes.By the inclusion of fluxes on the midpoints,the nonlinearity in the scheme is obtained through WENO interpolations,and the upwind-biased construction is acquired by choosing relevant grid stencils.New third-and fifth-order nonlinear schemes are developed and tested.Discussions are made among proposed schemes,alternative formulations of WENO and hybrid WCNS,in which a general formulation of center scheme with midpoint and nodes employed is obtained as a byproduct.Through the numerical tests,the proposed schemes can achieve the designed orders of accuracy and free-stream preservation property.In 1-D Sod and Shu-Osher problems,the results are consistent with the theoretical predictions.In 2-D cases,the vortex preservation,supersonic inviscid flow around cylinder at M¥=4,Riemann problem,and shock-vortex interaction problems have been tested.More specifically,two types of grids are employed,i.e.,the uniform/smooth grids and the randomized/locally-randomized grids.All schemes can get satisfactory results in uniform/smooth grids.On the randomized grids,most schemes have accomplished computations with reasonable accuracy,except the failure of one third-order scheme in Riemann problem and shock-vortex interaction.Overall,the proposed nonlinear schemes have the capability to solve flow problems on badly deformed grids,and the schemes can be used in the engineering applications. 展开更多
关键词 High-order difference scheme upwind-biased scheme WENO INTERPOLATION freestream preservation hybrid WCNS
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涵道螺旋桨设计变量的影响及其流动机理 被引量:3
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作者 韩凯 白俊强 +1 位作者 邱亚松 昌敏 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期160-176,共17页
涵道螺旋桨被认为具有推进效率高、结构紧凑、安全性高及噪声水平低等优势,在多种飞行器上具有较高的应用潜力。为了探究几个重要设计变量对涵道螺旋桨气动特性的影响和流动机理,以推进式涵道螺旋桨为研究对象,使用基于雷诺平均Navier-S... 涵道螺旋桨被认为具有推进效率高、结构紧凑、安全性高及噪声水平低等优势,在多种飞行器上具有较高的应用潜力。为了探究几个重要设计变量对涵道螺旋桨气动特性的影响和流动机理,以推进式涵道螺旋桨为研究对象,使用基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和多重参考坐标系(MRF)的准定常求解方法以及静止域和旋转域进行面搭接的结构网格,研究了螺旋桨旋转速度和来流速度、涵道径弦比以及涵道唇口偏转角度对涵道螺旋桨气动特性的影响和流动机理。研究表明,随着转速的增加,涵道推力占总推力的比例先增加后减小,在研究范围内,涵道和桨叶在不同的来流速度下表现出了不同的流动特性;随来流速度的增加,总推力和推进效率先增大后减小,推力和推进效率的非单调变化主要受到涵道唇口和桨叶当地工况以及涵道唇口和桨叶部件流动分离两方面的影响;带有涵道的构型中,涵道径弦比对涵道螺旋桨的推力特性有重要的影响,研究范围内不同径弦比的涵道螺旋桨的巡航工况下推进效率均大于孤立螺旋桨;研究的向外扩张的涵道唇口其大迎角特性较好,主要体现在大迎角状态下推力较大和失速特性较好,并在以上研究基础上分析总结了涵道螺旋桨和孤立螺旋桨的区别以及涵道与桨叶之间互相影响的现象和机理。 展开更多
关键词 涵道螺旋桨 旋转速度 来流速度 径弦比 涵道唇口偏转
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