国家自然科学基金(11072206)
- 作品数：16 被引量：35H指数：5
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- 三棱柱尺度比对尾流场的影响
- 2019年
- 应用粒子成像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)对不同柱体截面尺度比H(H=3.8、1.9、1.2、0.9、0.7)的三棱柱在雷诺数Re=500条件下的尾流场进行定量测量。对尾流场进行定常和非定常分析,同时结合本征正交分解法和时间空间关联法,研究尺度比H对尾流场相干结构以及尾流场中涡街稳定运输区和涡街流向运输速率的影响。研究发现,三棱柱尺度比H的减小对尾流宽度、尾涡形成长度都有明显的促进作用,但旋涡脱落变慢,非定常性变弱。分析各阶模态对湍动能的贡献,发现随着尺度比H的减小,高阶模态湍动能占比之和有所增加。这就导致尾流场愈加不稳定,涡街稳定运输区域、涡街流向输运速率均减小。同时尾流宽度增大,尾流场阻力系数C D增大。
- 江裕荣江建华鲍锋
- 关键词：尾流场本征正交分解
- 三棱锥体群几何参数对通道流动换热特性影响被引量：1
- 2022年
- 为研究带三棱锥体群冷却通道的流动及换热特性,通过数值模拟的方式,给出了不同雷诺数下三棱锥体群横向列数,底面三角形腰长及底面三角形顶角大小对静止通道流动换热特性的影响规律。通道阻塞比为0.047,宽高比为1。结果表明:带三棱锥体群的通道在经过一定的优化设计后能够兼顾换热效果的改善和压力损失的减小;通道综合换热效率随横向列数的增大先增大后减小,随腰长的增大而增大,随顶角的增大先增大后减小;较优横向列数取值在3到6之间,腰长应尽可能大,较优顶角的取值在60°到70°之间。
- 鲍锋侯昶李亚忠
- 关键词：涡轮叶片冷却数值模拟
- 二维开缝圆柱环流动力特性
- 2019年
- 使用粒子图像测速(PIV)技术对各二维开缝圆柱环流流场的动力特性进行定性及定量研究,揭示雷诺数(Re)、开缝位置角、开缝倾角及相对缝宽(s/d,s为缝隙宽度,d为圆柱直径)对环流动力特性的影响规律.获取瞬态流场、时均流场以及斯特劳哈尔数(Sr)等关键流场信息,研究开缝圆柱环流流场的结构及演变规律.结果表明:脱落涡与圆柱表面环流的此消彼长,引起120°以及180°开缝圆柱的吹吸效应,显著提前圆柱尾流脱落涡的耦合时间;240°开缝圆柱的缝隙位置接近圆柱后缘,流体未达到缝隙位置时已经发生流动分离,不会形成有效吹吸效应;120°以及180°开缝圆柱的尾流脱落涡运动轨迹振幅较大,其流阻系数大于基准圆柱以及240°开缝圆柱的尾流流阻系数;狭缝角α为180°,相对缝宽为0.15开缝圆柱的尾流Sr在0.218~0.225范围内波动最小,具备最优的线性稳定性.
- 朱睿李尚陈子煜刘锦生鲍锋刘志荣
- 同轴旋转圆台环隙流动机制及实验研究被引量：3
- 2018年
- 同轴旋转圆台环隙内流体的流动是基于经典的两同轴旋转圆柱环隙内泰勒库特流的一种扩展研究。通过流动显示实验和PIV粒子图像测速技术对圆台环隙的内部流场进行可视化和定量化的研究,分析涡运动的周期性规律,探究圆台环隙内雷诺应力分布和水位高度对流场的影响。研究表明,随着时间的发展,涡列周期性明显且整体在下移,当脉冲数为100脉冲/s时,环隙内形成均匀分布的正反交替的涡;当脉冲数为200~500脉冲/s时,存在快慢交替的分裂周期;在3种水位高度下也都存在明显周期性分裂,只是周期时间和涡的个数不同;平均流场存在上凸型外向流和下凹型内向流2种流态,流态的差异是离心力与静压力双重作用的强弱变化所致;雷诺应力分布中,径向正应力占主导,并主要集中在环隙中部。
- 鲍锋曾华轮邹赫刘锦生刘志荣朱睿
- 关键词：PIV雷诺应力
- 基于相交不稳定性的尾流自消散机翼实验研究被引量：3
- 2015年
- 飞机尾流是复杂的流动现象,相关控制的研究常采用简化模型,抓住主要矛盾进行尾流不稳定性的学术探索.采用结构化矩形机翼模型,通过添加扰流片来模拟襟翼的一种作动方式,引入一对与主翼涡反向的小涡,以期诱发尾涡的瑞利-路德维希相交不稳定性.改变模型在水槽中的拖曳速度以及机翼攻角,采用粒子图像速度场仪定量研究单主翼尾涡发展特性以及双涡相互作用特性.研究表明,未添加扰流片时,尾涡环量在45个翼展内相对于初始环量衰减了10%;而添加了扰流片的实验中,在较好的实验参数组合情况下,主翼尾涡环量较初始环量降低35%~45%.结果表明添加适当扰流片产生的反向小涡能诱发与主翼尾涡的相交不稳定性,在尾流涡系中引入自消散机制,加速机翼尾涡的消散过程,达到提早消弱尾涡的目的.
- 鲍锋杨锦文刘锦生江建华王俊伟何意
- 关键词：飞机尾流扰流片
- 开缝圆柱缝隙倾斜角对脱落涡的影响被引量：9
- 2017年
- 开缝圆柱绕流作为钝体绕流研究的分支,具备很强的应用前景,但是对其复杂的流动现象的物理本质的理解仍不完善。本文采用流动显示技术和粒子成像测速技术(PIV),探究缝隙对开缝圆柱流场结构的影响,在数据处理方面采用本征正交分解(POD)方法对开缝圆柱流场信息进行了重建。实验研究表明:在一定雷诺数范围内,开缝圆柱缝隙的存在从根本上改变了圆柱绕流近区尾流的结构;开缝圆柱脱落涡的脱落频率对开缝圆柱缝隙倾斜角具有一定的敏感性,随着缝隙倾斜角的增大其斯特劳哈尔数逐渐变大,对比发现开缝圆柱狭缝比(缝隙/直径)为0.15时较0.10的斯特劳哈尔数具有更强的稳定性。
- 刘志荣邹赫刘锦生鲍锋朱睿
- 航空母舰空气尾流的实验研究被引量：1
- 2017年
- 航空母舰的空气尾流对舰载机的起飞、着舰有较大的影响,认清航母尾流对舰载机的干扰原因有助于提高舰载机起降的安全性.实验以"辽宁舰"航母的缩比模型为研究对象,在多功能循环水槽中研究其尾流结构.利用染色液流动显示技术和粒子成像测速技术显示和测量航母的尾流结构随航向角、流速和关键位置的变化.基于模型迎流宽度定义的雷诺数范围为2×10~4~4×10~4.研究表明,舰首滑跃甲板存在上洗气流且两侧产生流向涡,该涡结构对舰载机滑跃起飞时的升力产生影响;舰岛和舰尾后方存在着大量脱落涡,会对舰载机着舰时的气动力产生扰动,增加着舰操纵难度.
- 鲍锋曾华轮邹赫朱睿刘志荣
- 同轴旋转倒置圆台环隙间流动特性分析
- 2020年
- 针对同轴旋转倒置圆台环隙间流体复杂流动问题,对其环隙间流动特性进行了实验研究。重点进行染色液流动显示实验和PIV流场测速实验,对实验结果做定性及定量分析,研究内筒转速和环隙宽度对环隙间流动特性的影响。染色液流动显示实验和PIV流场测速实验分别定性和定量地展现了环隙间螺旋涡的产生及变化过程。对不同内筒转速和环隙宽度下的螺旋涡涡心运动周期进行分析,结果表明,内筒转速升高,周期减小;环隙宽度增大,周期增大。运用瞬时流动和时均流场解析了环隙间螺旋涡运动产生机制,探究内筒转速和环隙宽度对3种雷诺应力大小的影响与分布情况。内筒转速变化,雷诺径向正应力始终最大;环隙宽度变化,雷诺切应力始终最小。
- 鲍锋卢愿曾华轮涂立
- 关键词：染色液PIV
- 新概念机翼尾流特性实验被引量：6
- 2017年
- 大型飞机常采用开启襟翼以增大机翼升力系数,实现较大迎角的起飞和降落,而机翼在大迎角状态下,翼尖会产生能量集中且自由消散时间长的飞机尾涡,严重影响后续起降飞机的安全。基于Rayleigh-Ludwieg不稳定性,提出一种新概念飞机襟翼布局,通过水槽实验发现:新概念布局的襟翼对翼尖涡的消散具有明显的促进作用,不同参数组合下襟翼涡对翼尖涡的运动特性和能量变化的影响均有不同。实验结果也为飞机尾流控制的研究提供了参考,在满足飞行力学设计的基础上,合理运用增升装置构建四涡系统可以有效促进飞机尾流的消散,提高机场飞机起降效率。
- 朱睿刘锦生刘志荣鲍锋
- 关键词：襟翼粒子图像测速水槽
- 四涡系统构建及其特性的实验研究被引量：3
- 2015年
- 飞机尾涡是与升力相关的固有流动现象,威胁着机场附近的飞行安全,同时也限制了机场使用效率。在矩形机翼翼尖以一定方式安装涡流发生器,产生与主涡旋向相反的小涡,来构建一种具有自我消散机制的四涡系统,能实现尾涡集中能力的快速消散。结合流动显示和粒子成像测速(PIV)测量,探索了在不同的参数匹配下,下游25个翼展范围内该四涡系统的空间发展过程、涡量发展曲线,以及45个翼展范围内主涡环量的衰减程度。实验结果表明,受小涡诱导,尾涡出现了相交不稳定性,主涡提前破裂,涡量随之降低。当小涡和主涡的初始环量比为-0.581、初始距离比为0.5时,45个翼展范围内,主涡环量衰减34.7%。该实验结果为低尾流机翼的设计提供了一定的参考。
- 鲍锋朱睿刘志荣何意
- 关键词：飞机尾流涡流发生器PIV
