【摘 要】
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采用直接数值模拟对来流马赫数2.9、24°压缩-膨胀折角构型中激波与湍流边界层干扰问题进行了研究.重点关注膨胀折角法向高度对激波干扰区以及下游平板边界层流动的影响.研究发现,当高度足够大时,激波干扰区内未受下游膨胀波的影响,此时的流动特征与传统的压缩折角干扰构型一致.高度较小时,脱体剪切层的再附过程受到下游膨胀波的加速影响,导致再附点向上游移动,分离泡发生剧烈收缩.对上、下游平板湍流边界层应用了平均摩阻分解技术,比较了湍流边界层在平衡和非平衡状态下的差异.分析发现,膨胀折角区域的高摩阻现象主要与摩阻分解后
【机 构】
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中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室,北京 100190;中国科学院大学工程科学学院,北京 100049;中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室,北京 100190;中国空气动力
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采用直接数值模拟对来流马赫数2.9、24°压缩-膨胀折角构型中激波与湍流边界层干扰问题进行了研究.重点关注膨胀折角法向高度对激波干扰区以及下游平板边界层流动的影响.研究发现,当高度足够大时,激波干扰区内未受下游膨胀波的影响,此时的流动特征与传统的压缩折角干扰构型一致.高度较小时,脱体剪切层的再附过程受到下游膨胀波的加速影响,导致再附点向上游移动,分离泡发生剧烈收缩.对上、下游平板湍流边界层应用了平均摩阻分解技术,比较了湍流边界层在平衡和非平衡状态下的差异.分析发现,膨胀折角区域的高摩阻现象主要与摩阻分解后的Cf1项与Cf3项相关.高度变化对Cf1项影响较小,而对Cf2项影响显著.高度变化体现在:下游平板上G?rtler涡结构强度以及层流化现象对Cf2项贡献的差异.
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新型干法水泥技术是无机非金属材料工程专业一门非常重要的专业方向课,在众多工科专业课程中具有较强的代表性.在教案设计时对专业教学内容思政元素及主题的深入挖掘,组织过程中灵活采取模拟发帖、小组辩论、成果展示等多种方式.课程思政教学改革实践不仅显著激发了学生学习的积极性,更是在潜移默化中将理想信念、工匠精神、方法论等传递给学生,引导学生积极践行社会主义核心价值观,争做“中国梦”的追梦人.
激波/湍流边界层干扰(STBLI)是航空航天领域中广泛存在的一种复杂流动现象,形成条件涵盖跨声速到高超声速,形成环境复杂多样,给飞行器的气动性能和结构安全性带来重大的影响.结合STBLI的典型流动图像介绍了干扰区的重要物理特征;总结了一些有代表性的STBLI流动控制技术的现状,分析了包括涡流发生器、电磁激励等控制技术的原理、效果及不足;探讨了 STBLI流动控制研究中有待于进一步深入研究的问题和方向,为发展实用、高效、针对高超声速条件下的STBLI流动控制技术提供了理论支撑和技术储备.
激波/湍流边界层干扰(STBLI)普遍发生在超声速和高超声速内外流动中,激波诱导流动分离的低频非定常性,表现为激波低频运动以及分离泡的膨胀/收缩,导致其产生的物理机制一直存在一定的争议,受到持续广泛的关注和研究.这种低频非定常性的驱动机制一般可分为3类:①认为这种低频非定常性的来源是上游边界层;②认为是受下游分离流动固有特征所主导;③近期的研究有将2种机制调和在一起的趋势,认为上游/下游机制都存在于激波/边界层低频非定常性中,各自作用的权重受分离程度的影响.若将激波与边界层耦合作为一个动力学系统来考察,该
在超声速风洞中开展了湍流边界层与圆柱相互作用流场研究,试验马赫数为3.4和3.8.圆柱安装在试验段底板上,安装位置的边界层为充分发展的湍流边界层,研究了圆柱直径和高度对流场结构和压力脉动的影响.采用基于纳米示踪的平面激光散射(NPLS)技术获取了流向和展向流场精细结构,激波系和马蹄涡结构均可清晰分辨.通过展向流场图像可以发现干扰区内激波与湍流结构的相互作用具有明显的非定常性.采用动态压力传感器测量了圆柱前方相互作用区域的压力脉动特性,在激波足区域压力呈现11～38 kHz的宽频分布,推测主要由激波足与涡结
为提高建筑45钢结构表面的超疏水能力,采用一步快速电沉积的方式在45钢表面制备超疏水结构,通过试验测试优化了制备参数,同时表征了超疏水结构的结构及其耐腐蚀性能.通过接触角和滚动角分析确定最优工艺:电解液组成采用0.05 mol/L硬脂酸、40 mg/L苯三腈,电沉积电压为8 V,电沉积时间取10 h.以最优工艺制备试样,并进行组织及耐腐蚀性能分析.对45钢试样表面进行超疏水处理后,形成了许多外形尺寸与分布形态均匀的突起并产生了明显凹坑.对45钢进行超疏水处理后获得了更高的自腐蚀电位,说明超疏水改性后的45
对基于气体动理论的高精度WENO方法进行了拓展研究,将Int.J.Numer.Meth.Fluids 79(6),290-305(2015)中提出的5阶混合动理学通量WENO方法进一步拓展到7阶和9阶;在5阶混合动理学WENO方法框架下,比较了采用不同激波探测技术的计算准确度和效率.在时间方向采用三阶Runge-Kutta方法进行推进,空间离散采用混合动理学通量WENO方法.通过一维和二维算例,验证了构造的7阶和9阶混合动理学方法比传统的矢通量分裂技术具有更高的分辨率和更小的数值耗散,并保持了较好的激波捕
采用基于纳米示踪的平面激光散射(NPLS)技术,探索了流场超高帧频成像测试研究的试验系统,主要解决了多个单脉冲激光器并联后的稳定性和合束、阵列CCD相机的整体设计和布局以及测试系统的同步精确控制等问题,通过对系统的时序和分系统调试,实现了测试系统的精确控制.基于此系统,在单位雷诺数为6.30X106/m的条件下,在马赫数为3.4的超声速低噪声风洞中开展了θ=20°激波发生器入射激波与来流壁面湍流边界层干扰相关试验研究.在试验条件下获得了序列连续时间相关的激波与湍流边界层干扰的瞬态流场精细结构图像,并分析了
激波干扰是高超声速飞行器气动布局和超燃冲压发动机设计中需重点考虑的局部干扰现象,当该现象发生时会产生复杂的波系结构,对流场行为特征产生影响,进而对飞行器物面载荷及发动机性能产生显著影响.采用数值计算方法针对斜激波入射平板问题,在固定来流马赫数5、单位雷诺数7.12×106 m-1不变的条件下,通过改变上下平板展向宽度研究了6个不同状态下的激波反射类型.结果表明在受限空间内必须考虑侧向溢流对激波反射类型的影响.随平板展向宽度增加,激波反射类型从正则反射逐渐过渡至马赫反射,且马赫杆长度变长并逐渐前移,直至导致
为了探索内流道中激波/边界层干扰引起的流动分离结构,采用RANS方法对马赫6来流下不同宽度、高度的带有20°楔角的矩形内流道流动进行计算,对内流道中分离结构开展了研究,重点关注了内流道下壁面中心区域分离的结构特征,比较了不同几何参数下的流动结构,总结其变化规律并简单讨论了各参数的影响机制.结果表明:内流道中激波诱导的分离具有复杂的三维结构,下壁面中心分离区涡结构呈“Ω”形,并通过两侧的旋风涡与侧壁面附近的分离发生质量交换.在给定来流状态参数的条件下,下壁面分离结构主要受宽度W(主要影响旋风涡之间的距离)和
工业机器人正逐步应用于大型复杂构件的制造与装配领域,其加工稳定性是实现大型复杂构件高精、高效、高质量加工的基础,颤振抑制是实现机器人稳定加工的重要途径.与数控机床单一颤振类型不同,机器人加工颤振主要由再生型颤振和振型耦合型颤振构成,二者共同作用加剧了稳定性解析的复杂度.国内外学者在机器人加工颤振形成机理、颤振预测与控制等方面开展了理论与实验研究,并取得了诸多成果,但研究仍处于起步阶段.目前,机器人加工颤振产生机理尚不明确、稳定性理论解析方法尚不全面、颤振控制技术尚不成熟,工程应用尚未普及,加工稳定性研究的