高速混合流场下星光偏折的观测实验

天文导航是一种重要的飞行器自主导航手段。在高速飞行器上进行的观测,不可避免地会受到窗口外侧高速流场的扰动,使得星敏感器捕获的星点图像出现偏移、模糊等退化现象,影响天文定位定姿精度。对星图退化的计算和校正的研究多基于计算机仿真结果。文中建成了一座可在实验段中生成马赫2.5/3.5混合层结构的小型静风洞,以直径10 m的室内穹顶上的仿真星点为观测对象,透过实验段中不同位置的流场进行了星点观测和中心点解算,获得了星点图像受到流场扰动的数据,并将其与计算机仿真结果进行对比。结果表明:导航星光偏折量高于计算机仿真的估计值。在喷口近端,高速混合流场对星光偏折的扰动较大,垂直流场方向的偏折均值小于0.5″,沿流场方向偏离均值为3.85″,最大接近4.89″;在喷口远端,垂直方向星光偏折均值为-1.36″,沿流场方向偏折均值约-0.49″,最高达-2.69″。近端星光偏折变化幅度较小,稳定性较远端更强,有利于建模校正。该实验对校正仿真模型、优化高速流场下的天文定姿精度有着重要的意义。

深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后水力特性试验研究

闸门小开度运行时,在闸前水头、闸门槽的影响作用下,闸后水流流态较全开时不同,流态较为复杂。通过物理模型试验与理论分析相结合的方法对深孔有压隧洞平板闸门小开度闸后水力特性进行了研究,结果表明:小开度平板闸门后水流容易出现水流射顶等不良流态现象,流态沿程变化可划分为“收缩段、扩散段及破碎段”3个阶段;闸后水流水舌高度与水舌长度均随闸门开度的增加而减小,随流量的增加而增加;时均压强压力峰值与流量同步增减且压力峰值靠后,闸后底板有负压出现,容易产生空化空蚀破坏。因此在实际工程中,需要采取一定的工程措施来改善小开度平板闸门后水流流态,避免闸后出现水流射顶等不良流态现象。研究成果可为深孔平板闸门小开度的运行与防护提供借鉴。

风洞试验段闭口与开口模式下流场的数值模拟与实验研究

为了满足不同空气动力学模型安装的需求,风洞设计成一种试验段可拆卸构造,原来闭口式小型风洞进行试验段拆除可成为开口式风洞,为了提高开口式风洞的流场品质,设计一套包括收集器和小收缩段的整流装置。使用CFD方法对不同类型的风洞进行流场三维数值模拟,湍流模型采用SST k-ω湍流模型,同时,采用眼镜蛇探针对实际的不同类型的风洞流场进行测试实验,主要研究风洞的速度均匀性和湍流强度的变化趋势,对风洞的流场品质进行评估和对比。实验和数值仿真结果证明:模拟的速度和湍流强度剖面与实测具有良好一致性,在风洞试验段平均风速在一定测试风速下,闭口式风洞具备低湍流强度和高流动均匀度的特点的流场品质,其中心区域湍流强度在0.3%以下。此外,证明了这套整流装置的设计可提高了开口式风洞的流场品质,在风洞试验段风速最大速度50%左右时,其中心区域湍流度在0.5%以下,边界层厚度减少到50 mm。这些结论将对小型风洞装置的设计、改进奠定了基础。

贵州省纳坝水库小流量引水隧洞优化设计

贵州省纳坝水库引水隧洞为小流量小断面隧洞,施工难度大。为了加快施工进度、控制工程投资及确保施工安全,通过优化隧洞布置,取消了右岸引水隧洞,采用左岸由导流洞改建的泄洪洞中布置引水钢管的方式,将3条隧洞合而为一,节约工程投资达53万元。工程运行至今,防洪度汛、供水和灌溉等运行状况良好。研究成果对其他类似工程的设计有借鉴作用。

某高铁隧道小口径井抽水试验探讨

指出了在某高铁隧道勘察中采用小口径抽水试验方法,具有操作简单便捷,成本低的优势。通过小口径井抽水试验查明场地的水文地质条件,得出了水文地质原始数据资料,根据单孔稳定流承压水非完整井的水文地质实际情况,选取合适的公式分别计算出了隧道岩层渗透系数及影响半径,为高铁隧道的勘察设计及顺利施工提供参考。

边界层内水介质在压差驱动下沿小孔向气腔射流问题研究

对边界层内小孔气水多相流场下射流问题开展数值仿真及定常水洞试验研究,建立了适用于边界层内压差驱动下小孔向气腔射流多相流场问题研究的数值仿真计算模型,针对典型孔参数及气水流场条件,对比分析了仿真试验数据,验证了数值仿真模型的正确性及模型计算精度。结合流体质点受力及运动模型及平板边界层理论,分析了气水域压力场特征及水域流动规律对小孔射流过程的作用机理及影响规律,开展了孔参数对射流多相流场特征及射流量的影响研究。获得了小孔射流量估算方法,为航行体上防水装置设计提供数据支撑。

前缘微小平板对翼型气动性能影响的实验研究

针对在大来流攻角下,NACA0015翼型发生的流动分离现象,在翼型吸力面前缘加装微小平板研究平板不同加装位置对翼型流动控制效果的影响。在风洞中,通过测力天平,得到翼型升阻力特性变化曲线;再通过烟线实验进行流场可视化。研究表明:当微小平板水平加装位置X=0,垂直加装位置Y=0.07c(c为翼型弦长)时,控制翼型流动控制效果最佳,失速攻角推迟了19°;在翼型前缘正前方或正上方一定距离加装微小平板,都能有效抑制翼型吸力面的流动分离,提高翼型的气动性能。

动态空化绕流水洞实验测试系统设计

多数空化水洞实验测试系统成本高昂、实用性不强、智能化程度低,无法较好满足动态空化绕流实验需求。设计并搭建一套基于小型空化水洞的动态空化绕流实验测试系统。根据实验对空化水洞对布局、可控性、安装便捷性的需求,选用可靠的数据采集、通信、处理模块,明确上位机、下位机设计方案,并创新性地引入空化可见光成像分析系统,实现空化绕流场可视化。系统测试表明:该系统能够通过来流速度、来流角度、压力和空化数等参数反映空化绕流场实际状态,系统响应速度快,整体延迟低于0.2 s。