A PREDICTION OF THE VORTEX-RING STATE BOUNDARY BASED ON MODEL TESTS

To understand the vortex-ring state and to develop an approach for predicting its boundary, a series of model rotor tests of vertical descent and oblique descent have been conducted on a newly-built test apparatus - the Whirling Beam. The test results showed some unsteady aerodynamic behavior of the model rotor operating in the vortex-ring state. A very irregular variation of the rotortorque at low rate-of-descent was observed here for the first time. We considered it to be the start of the 'power settling' and determined the critical descent velocity according to this observation. A previous criterion for the vortex-ring state was modified to give a semi-empirical method for predicting the entire vortex-ring state boundary. The computed boundary shows a good correlation with the model test results and the flight experiences.

“一体两翼三环四创”沉浸式课程思政教学模式探索与实践——体育科学研究方法课程思政创新报告

从发现和解决课程思政教学过程中真实问题的角度出发,体育科学研究方法构建了“一体两翼三环四创”沉浸式课程思政教学模式,即以学生为主体,教学团队和导师团队为两翼,在课前、课中、课后3个环节,通过创新思政技术、思政供给、思政空间和思政场景,对学生的思想意识、情感态度和言行举止产生积极影响。该模式秉承以学生为中心的“三全育人”教育理念,将思政教育与专业教育紧密结合,引导学生立大志、明大德、成大才、担大任,最终完成立德树人之根本任务,为党和国家培养有用之才。实践表明,“一体两翼三环四创”沉浸式课程思政教学模式较好地解决了以往教学中存在的痛点问题,在实现“三全育人”和课程思政与知识传授、能力培养互融互促的三维立体教学目标方面取得了良好成效。

环翼式桥墩局部冲刷防护试验

基于桥墩局部冲刷原理,在传统防冲刷保护措施的基础上设计了一种能改变桥墩迎水面流态的新型环翼式桥墩,在不同流速、有无环翼式挡板以及不同的挡板位置下,试验研究了环翼式桥墩的局部防冲刷效果。研究结果表明,环翼式挡板可有效减小桥墩的局部冲刷,当桥墩上的挡板与河床的距离约为水深的1/3时,与无挡板的桥墩相比近底垂向流速最大可减小96%,最大冲坑深度可减小57.6%,环翼式桥墩防冲刷效果明显。

环翼式桥墩环翼式挡板最佳延伸长度试验

为研究环翼式桥墩环翼式挡板的最佳延伸长度,进行了不同流速和不同环翼式挡板延伸长度下环翼式桥墩的局部防冲刷试验。试验结果表明:环翼式挡板的延伸长度不同,桥墩的冲刷效果有较大的差别,当环翼式挡板的延伸长度与桥墩的半径相同时,与无挡板的桥墩相比最大冲坑深度可减小57.6%,近底垂向流速最大可减小70.4%,近底紊动强度也明显减小,防冲刷效果显著。

水滴型回转体带尾导管的水动力特性研究(英文)

过去在鱼雷型回转体上加尾导管的操纵性模型试验研究表明,尾导管使回转体的静稳定性显著降低,而DARPA的SUBOFF模型试验结果却显示,潜艇类回转体(主体)加尾导管(尾附件)对回转体的静稳定性没有不利的影响,而且还提高了回转体的运动稳定性。本文通过模型试验对水滴型回转体加尾导管的静稳定性以及导管的水动力特性进行了精细的研究,同时,结合CFD工具对回转体绕流进行的机理分析,得出了尾导管对主体静稳定性影响的基本结论:在有攻角的情况下,主体近表面的绕流特性主要由势伴流控制,当导管尺寸相对比较小时,尾导管的实际有效来流攻角与名义来流攻角符号相反,而产生不稳定的力矩,导致主体静稳定性反而下降。

适应水-空介质航行的共形半环翼布局概念研究

根据跨越水-空界面,在海水、空气两种介质中交替航行的构想,针对飞行器/航行器的气/水动布局设计矛盾,考虑穿越两相界面的巨大冲击载荷,基于可伸展环形翼设计,提出一种共形半环翼布局概念。设计了空中、水下两种基本布局形态,利用弹翼沿轴向对称旋转实现形态之间的过渡转换。采用CFX软件分析了该布局空中构型的气动特性和水下构型的水动特性。数值模拟结果表明,0°攻角时,共形半环翼布局空中构型气动升、阻力系数接近于具有相同翼型、弦长、水平投影面积的平直翼构型的两倍,攻角增大到12°以后,气动升力较参考平直翼构型的增幅降低到百分之十几;水下构型与类鱼雷构型水动特性相当;空中构型在水下航行时,弹翼阻力约占整体布局阻力的50%,弹翼升力在攻角绝对值大于15°时约占50%,随着攻角绝对值减小所占比例迅速增加,3°攻角时弹翼升力占到98%,从而证明共形半环翼布局为适应水-空介质航行所设计的两种构型及其变体方案的合理性及必要性。

环翼式桥墩最优挡板形状试验

为研究环翼式桥墩的最优挡板形状,基于桥墩局部冲刷机理,进行了不同流量和不同环翼式挡板形状下的环翼式桥墩局部防冲刷水工模型试验。在环翼式挡板延伸长度为45 mm、位置在水深的1/3处,研究了不同流量、不同挡板形状的桥墩最大冲刷深度、三维时均流速及纵向和垂向紊动强度。结果表明:与无挡板相比,挡板前端和尾端宽度都为45 mm时水流垂向流速减小程度最大;纵向、垂向紊动强度减小程度最大;最大冲刷深度可减小57.6%,防冲刷效果明显。

环翼式桥(闸)墩防冲刷实验研究

桥(闸)墩的局部冲刷是桥梁毁坏的主要原因之一,在桥(闸)墩上加环翼式挡板的能有效地防护局部冲刷。通过水工实验,量测墩(闸)周围冲坑深度和宽度。结果表明,加上环翼式挡板后可以有效减小冲坑深度。在水深20cm,冲坑深度最大能够减少60.7%,冲坑宽度最大能够减小64.7%。

环翼式桥墩挡板形状对垂向水力特性的影响

根据桥墩局部冲刷机理,通过桥墩加装环翼式挡板减小局部冲刷的试验研究,分析了加装环翼式挡板后,水流在桥墩四周的垂向水力特性。试验结果表明:桥墩迎流面中心线的垂向速度在安放挡板位置处有拐点。3种形状的挡板中,形状为A1的挡板的近底垂向流速减小幅度最大,影响水流紊动宽度也最大,同时表层垂向紊动强度、近底垂向紊动强度减小幅度也最大。利用CFD软件进行数值模拟分析发现,与物理模型所得结果相吻合。

环翼式防冲板对圆端形桥墩局部冲刷试验及水力特性

由于传统桥墩冲刷防护措施的局限性,引入新型防冲装置-环翼式防冲板,对圆端形桥墩冲刷进行防护,通过减小下降水流改变桥墩周围水流结构,主动降低了下降水流对桥墩的冲刷。为探究环翼式防冲板对圆端形桥墩局部冲刷的防护作用,采用3种比例圆端形桥墩、3种环翼式防冲板安装位置进行物理模型试验,对圆端形桥墩周围的冲坑特征、垂向流速、垂向紊动强度、紊动切应力等水力要素进行研究。结果表明:安装环翼式防冲板后,3种圆端形桥墩冲刷程度均减小,中圆端形桥墩冲刷减小幅度最大,冲坑体积减小率为30.0%;中圆端形桥墩安装环翼式防冲板后,墩前垂向流速减小为0.039m/s、垂向紊动强度减小为0.025m/s;防冲板上垂面紊动切应力增大,板下垂面紊动切应力减小。试验结果表明环翼式防冲板能够减小桥墩的局部冲刷,具有很高的实用价值。

环翼式桥墩周围水力特性试验研究

为分析环翼式桥墩周围水流流速分布特征,根据桥墩局部冲刷机理,进行了三种流量、三种水深、三种挡板位置的模型试验。试验结果表明:桥墩周围的表层纵向流速、表层横向流速仅仅受到水流波动的影响。挡板与河床的距离越小,桥墩中心线上的近底纵向流速越大,中心线上及墩侧一定范围的近底横向流速越大,但是近底垂向流速却越小。当挡板距离河床底部为0.3倍水深时,靠近河床边壁处各向流速受挡板影响不大,但是靠近桥墩中心处各向流速在挡板所在位置都有尖点,同时,靠近桥墩中心处的纵向相对紊动强度在测点高度与水深比值为0.4处有极大值。

环翼式桥墩防冲板类型优选试验研究

为选出最有效的桥墩防冲板类型,通过用椭圆标准方程对防冲板形状进行控制,优选出20个整幅和20个半幅2种类型防冲板,再以最大冲坑深度、三维流速变化和三维紊动变化为试验指标,定量分析整幅和半幅2种类型防冲板的防冲效果,并优选出最佳防冲板类型。试验结果表明:整幅和半幅防冲板防冲刷作用明显比无防冲板工况好,且当防冲板长、短半轴都等于2R时,整幅和半幅防冲板冲坑深度减小率最大,分别为51.6%和57.9%;加上整幅或半幅防冲板后,桥墩周围的纵向和垂向流速分布受到明显影响,且在半幅工况下墩前河床近底流速(防冲板以下)要比整幅工况小;在整幅和半幅防冲板以下部分,纵向和垂向紊动强度变化较大,而横向紊动强度没有发生大幅度变化,相同水深处整幅防冲板工况下的纵向紊动强度比半幅的大,由此得出半幅防冲板更利于桥墩防冲刷的结论。

直升机涡环状态速度边界的试验研究

直升机作带功率下降时，若操纵不慎，容易陷入涡环状态，如果没有足够的高度，就会造成坠地事故。目前，与涡环现象有关的飞行事故仍时有发生。因此，中国民航与南航直升机所合作开展了‘直升机如何避免涡环事故’的课题研究。模型试验研究是在南航直升机研究所自行研制的大型试验设备──旋臂机上进行的。本文介绍了继垂直升降试验之后的斜下降试验，试验结果显示出涡环状态中旋翼气动力和力矩的非定常特性以及不同下滑角的影响，尤其是发现了旋翼进入涡环状态的特征现象──旋翼扭矩的反常变化。据此，得出进入涡环状态的速度边界。

筒形机翼升阻力特性的数值研究

采用有限体积方法,基于多块结构化的贴体网格,求解预处理形式的NS方程,数值模拟了筒形涵道机翼的气动特性。得到了筒形涵道机翼的升力系数、阻力系数和升阻比等气动力参数,通过改变机翼外形和来流参数获得了气动特性随涵道长径比、来流迎角等参数的变化关系。计算结果表明:采用S3021翼型的筒形涵道机翼的阻力系数和升力系数随长径比的增大而减小,升阻比特性随长径比和迎角的变化均不是单调的,在长径比0.75和迎角5°时可得到较大升阻比。

后缘喷流对三角翼前缘涡影响的数值模拟

为了研究三角翼后缘对称喷流对前缘涡破裂位置和旋涡结构的影响,通过高分辨率的N-S方程数值模拟方法,对60°后掠角三角翼后缘有对称喷流及无喷流情况下的绕流进行了研究.结果表明,后缘喷流速度与自由来流速度之比影响前缘涡破裂的位置.与无喷流情况相比,喷流与来流速度比的不同造成了涡破裂的提前或推后.而与传统结论有所不同的是,并非所有的后缘喷流都能延迟涡的破裂.另外,后缘对称喷流对涡轴位置的影响很小.后缘对称喷流不改变三角翼前缘涡横截面流动拓扑结构的变化规律,但影响极限环的扩张速度.

变体航行器动力学建模与仿真

针对部分变体航行器变体描述复杂、存在刚体与柔性体耦合导致动力学模型复杂的问题,推导了一种具有普遍适用性的变体航行器动力学方程。将航行器视为由质点组成的整体,建立每个质点的运动微分方程。采用积分思想得到了适用于变体航行器的动力学扩展方程,其中,航行器变体产生的影响可以用附加力与附加力矩描述。对一种具有柔性翼的共形半环翼变体航行器进行了纵向面内开环运动仿真。针对部分附加力与附加力矩难以准确计算的问题,提出了一种便于工程化快速计算的方法,分析了不同变体速率下航行器的动力学响应和附加力、附加力矩的影响。结果表明,附加力和附加力矩与变体速率正相关。

多个环翼式桥墩冲刷影响研究

为研究多个环翼式桥墩间的局部冲刷影响,利用正交试验设计,考虑2个试验指标(墩前近底垂向流速、最大冲坑深度),选择3个有关因素(防冲板半径A、防冲板安装高度H和桥墩横向间距S)进行条件试验,对试验结果进行极差和方差分析,确定3个因素的主次关系。结果表明,主次关系的排列为防冲板的安装高度、防冲板半径、桥墩横向间距,且防冲板的安装高度和防冲板的半径对防冲效果的影响远远大于桥墩横向间距。

UPVC排水管道安装工艺新探

】ＵＰＶＣ管材正越来越广泛地应用于建筑排水领域，由于ＵＰＶＣ管道与铸铁排水管道材质差异较大，以铸铁排水管安装工艺为基础的塑料管道安装还存在一些工艺技术问题，本文从分析ＵＰＶＣ管道特点着手，提出了提高塑料排水管安装质量的几项新措施。

基于新型多环多翼超混沌系统的图像加密算法

目的为提高图像加密算法的安全性,提出一种新型多环多翼超混沌系统的图像加密算法。方法对超Lorenz混沌系统进行分形变换,得到多环多翼超混沌系统,设计一种基于该混沌系统的查表运算扩散算法。算法采用典型的置乱-扩散模式,借助Logistic混沌系统对明文图像进行无重复索引置乱,将新型多环多翼超混沌系统产生的密钥序列结合明文信息,对一次扩散图像的每个像素值进行正逆向扩散,得到最终的加密图像。结果置乱图像的平均不动点比为0.003%,密文直方图分布均匀,相邻像素相关性几乎为零,信息熵达到了7.999,且NPCR,UACI和BACI的值分别为99.61%,33.46%和26.7%,与同类加密算法相比,该算法加密效果更优。结论算法具有较强的密钥敏感性,能有效抵抗剪切、噪声等攻击,所提出的图像加密算法具有较高的安全性。

环翼机低速气动特性风洞实验研究

环翼机具有前、后翼,前翼后掠,后翼前掠,机翼在翼尖处连接,形成一个环状结构。为了解环翼的气动特性及环翼的几何参数对环翼机气动特性的影响,本文在低速风洞中对3种不同几何参数环翼飞机进行了纵向及横向测力实验,其中包括前、后翼几何参数改变对气动特性的影响。实验结果表明,与常规飞机相比,环翼机具有如下优点:诱导阻力小,失速特性好,操稳性能易于满足。实验得到的有价值结果,对环翼布局飞机的气动计算和合理设计具有重要意义。