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水下爆炸近场峰值压力的数值模拟 预览
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作者 宫翔飞 刘文韬 +1 位作者 张树道 杨基 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期81-88,共8页
为了研究水下爆炸近场内的压力状态,使用SPH (smoothed particle hydrodynamics)方法,采用C-J爆轰模型,对水下爆炸过程进行了数值模拟。通过与峰值压力规律和中场内经验公式的比较,验证了程序的可靠性。对水下爆炸过程进行了波系分析,... 为了研究水下爆炸近场内的压力状态,使用SPH (smoothed particle hydrodynamics)方法,采用C-J爆轰模型,对水下爆炸过程进行了数值模拟。通过与峰值压力规律和中场内经验公式的比较,验证了程序的可靠性。对水下爆炸过程进行了波系分析,与不同维数水下爆炸的数值模拟结果进行了对比研究。结果表明:比距离R/a=6是波形变化的一个分界点,在R/a<6的近场范围内,峰值压力的拟合分为两段更合适。另外,对数值结果的ln Pm-ln(R/a)曲线进行了分段幂次拟合,得到了与数值模拟结果非常吻合的拟合曲线。 展开更多
关键词 水下爆炸 峰值压力 近场 光滑粒子流体动力学 维数效应 幂次拟合
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涡发生器对高超声速轴对称进气道外部流动的影响 预览
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作者 高文智 曹绕 +2 位作者 李祝飞 曾亿山 杨基 《气体物理》 2018年第6期51-62,共12页
采用三维CFD黏性模拟考察涡发生器对高超声速轴对称进气道外部流动的影响.针对前缘钝化半径0.8mm和3.2mm的轴对称进气道外部流场,以涡发生器高度与当地位移边界层厚度比值为影响参数,考察流场结构与性能参数的影响规律.结果表明,涡发生... 采用三维CFD黏性模拟考察涡发生器对高超声速轴对称进气道外部流动的影响.针对前缘钝化半径0.8mm和3.2mm的轴对称进气道外部流场,以涡发生器高度与当地位移边界层厚度比值为影响参数,考察流场结构与性能参数的影响规律.结果表明,涡发生器产生的干扰波系使得前缘激波向外偏移,下游近壁面流动与主流区出现明显的交换,下游流动出现明显的展向非均匀性.涡发生器对流动的影响沿流向逐渐减弱.在气流压缩性能方面,涡发生器下游压比、动压比沿流向开始增大,随后逐渐恢复到无涡发生器工况;Mach数、总压恢复系数开始降低,随后逐渐向无涡发生器工况趋近.涡发生器高度与当地位移边界层厚度的比值h可作为衡量其影响的重要参数.当h≤1.5时,进气道流场结构、性能参数的变化几乎可忽略,h≤3.0时进气道入口处性能参数几乎能够恢复到无涡发生器工况. 展开更多
关键词 涡发生器 高超声速进气道 流动控制 数值模拟 流动特性
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相近韦伯数条件下激波波后液滴初期变形的影响机制 预览
3
作者 易翔宇 朱雨建 杨基 《爆炸与冲击》 CSCD 北大核心 2018年第3期525-533,共9页
以实验结合数值模拟与理论分析的方法,研究韦伯数在2 100~2 700区间内,不同组合流动参数对液滴破碎初期变形的影响与作用机制。实验中通过高速摄影捕捉到一系列具有明显差异的液滴变形模态,表明在相近韦伯数下液滴的初期变形仍受到气流... 以实验结合数值模拟与理论分析的方法,研究韦伯数在2 100~2 700区间内,不同组合流动参数对液滴破碎初期变形的影响与作用机制。实验中通过高速摄影捕捉到一系列具有明显差异的液滴变形模态,表明在相近韦伯数下液滴的初期变形仍受到气流速度、密度等具体流动参数的显著影响。以刚性球体替代液滴进行外流数值模拟,利用球体表面气动力分布推算出的液滴表面变形趋势与实际变形形态吻合,表明液滴的初期变形特征与外流流动分离和涡特征具有一致性。对流场和理论变形数据的分析显示,流动分离发展阶段和稳定阶段对液滴作用力以及它们所诱导的液滴变形特征存在很大差异;分离发展与液滴变形过程的特征时间之比可由气液密度比的平方根表示,它决定了液滴早期变形的基本形态。分离发展阶段所占时间比例越高,即实验中气液密度比越高,则液滴更倾向于发展出单个显著的环形突起,反之则趋于形成多个相对均衡的突起。 展开更多
关键词 液滴 破碎 初期变形 高速摄影 背风面
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斜激波入射V形钝前缘溢流口激波干扰研究 预览
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作者 张恩来 李祝飞 +1 位作者 李一鸣 杨基 《实验流体力学》 CSCD 北大核心 2018年第3期50-57,共8页
针对内转式进气道溢流口这一关键部位所面临的三维复杂激波干扰问题,将溢流口提炼简化为V形钝前缘平板,采用激波风洞实验观测结合数值模拟的方法,研究了前体斜激波与V形钝前缘溢流口相对位置变化引起的激波干扰的演化规律。结果表明:由... 针对内转式进气道溢流口这一关键部位所面临的三维复杂激波干扰问题,将溢流口提炼简化为V形钝前缘平板,采用激波风洞实验观测结合数值模拟的方法,研究了前体斜激波与V形钝前缘溢流口相对位置变化引起的激波干扰的演化规律。结果表明:由于V形钝前缘自身的激波干扰,其驻点前弓形激波的脱体距离较大,波后存在大范围的亚声速区。当斜激波入射在该弓形激波接近正激波的部分时,发生Edney第Ⅳa类激波干扰,该流动结构与V形钝前缘自身带来的三维激波干扰相互耦合,形成多处超声速射流区域;当斜激波入射在该弓形激波亚声速区的声速点附近时,呈现出不同于Edney第Ⅲ类激波干扰的波系结构;当斜激波入射在该弓形激波的超声速部分时,形成的波系结构与Edney第Ⅱ、Ⅵ类激波干扰类似。 展开更多
关键词 激波干扰 内转式进气道 V形钝前缘溢流口 风洞实验 数值模拟
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前体涡发生器对轴对称高超声速进气道激波振荡流动的影响实验 预览 被引量:2
5
作者 高文智 李祝飞 +1 位作者 曾亿山 杨基 《力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期209-220,共12页
激波振荡是高超声速进气道不起动过程中常见的流动现象,会显著降低进气道气流捕获与压缩效率、产生剧烈的非定常气动力载荷而危害飞行器安全.从激波振荡的控制出发,实验研究了前体转捩带位置的涡发生器对轴对称高超声速进气道激波振荡... 激波振荡是高超声速进气道不起动过程中常见的流动现象,会显著降低进气道气流捕获与压缩效率、产生剧烈的非定常气动力载荷而危害飞行器安全.从激波振荡的控制出发,实验研究了前体转捩带位置的涡发生器对轴对称高超声速进气道激波振荡流动的影响.分别在起动和激波振荡两种进气道流态下,选择无、0.5mm与1mm高度涡发生器工况进行对比研究.并采用高速纹影与壁面动态测压同步记录非定常流动特征.结果表明,1mm高度内的涡发生器对起动状态的进气道主流流场结构、壁面压强分布影响不显著.但对于激波振荡流动,涡发生器会明显缩小外压缩面分离区运动范围,缩短振荡周期,提升振荡周期内壁面压强的时均值.涡发生器的影响程度随其高度的增大而增强,其中振荡周期从无涡发生器的4 ms缩短到1mm高度涡发生器的3.13 ms.此外,0.5mm高度涡发生器会使得进气道内部测点的压强振荡幅值整体下降,相比无涡发生器工况的下降幅度可达23%.流场结构与壁面压强信号的分析表明,涡流发生器主要通过其产生的流向涡影响激波振荡流动,包含流向涡对下游边界层的扰动以及流向涡与分离区的相互干扰. 展开更多
关键词 激波振荡 高超声速进气道 涡发生器 非定常分离流 激波风洞
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水下爆炸冲击凹陷液面诱导射流研究 预览
6
作者 张桂夫 朱雨建 杨基 《爆炸与冲击》 CSCD 北大核心 2018年第2期241-249,共9页
利用液滴坠落冲击直管中水平液面产生半球形凹陷,并以此凹陷液面作为初始界面进行水下爆炸冲击诱导射流的实验研究。以高速摄影为主要手段,结合Fluent数值模拟,揭示了凹陷液面在水下爆炸冲击作用下的变形过程和机理。实验结果表明,随着... 利用液滴坠落冲击直管中水平液面产生半球形凹陷,并以此凹陷液面作为初始界面进行水下爆炸冲击诱导射流的实验研究。以高速摄影为主要手段,结合Fluent数值模拟,揭示了凹陷液面在水下爆炸冲击作用下的变形过程和机理。实验结果表明,随着爆炸的发生,液面凹陷中心会汇聚形成纤细光滑的射流,同时在管壁附近会产生附加环状射流,这明显区别于冲击直管中水平液面诱导射流的现象。进一步研究发现,中心射流的产生主要源于液面凹陷对爆炸能量的汇聚作用,而附加射流的产生受到液面初始形状和管壁剪切阻力的共同影响,二者经历短暂的加速过程之后均以一个近似恒定的速度向上抬升。通过考察能量对射流的影响发现,中心射流与附加射流的速度均与充电电压(爆炸能量的1/2次方)呈线性正相关;中心射流形态特征基本不变,附加射流则随能量的变化呈现不同的形态。 展开更多
关键词 射流 水下爆炸 直管 液滴坠落 凹陷液面
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基于TDLAS的水蒸气非平衡凝结过程研究
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作者 范新冬 彭冬 +1 位作者 金熠 杨基 《实验力学》 CSCD 北大核心 2018年第3期352-358,共7页
目前国内开展的高超声速飞行器地面模拟试验,尤其是较大尺度的高焓试验,大部分在燃烧加热风洞中进行。气流在喷管的膨胀加速过程中温度快速降低,可能导致其中的水蒸气发生急剧凝结,这一过程会带来试验流场参数的改变。为了考察水蒸气的... 目前国内开展的高超声速飞行器地面模拟试验,尤其是较大尺度的高焓试验,大部分在燃烧加热风洞中进行。气流在喷管的膨胀加速过程中温度快速降低,可能导致其中的水蒸气发生急剧凝结,这一过程会带来试验流场参数的改变。为了考察水蒸气的凝结过程,提出"空间转化为时间"思想,即将喷管中气流参数沿喷管流向的变化转换为膨胀过程中固定位置气流参数随时间的变化,设计搭建了一套模拟喷管凝结过程的试验装置,通过调节连接段最小截面积实现不同的时间尺度,采用片光技术实现凝结现象的观测,同时根据水蒸气和甲烷吸收光谱获得凝结过程中的温度变化以及水蒸气含量变化。结果表明:在试验段内通过片光可以观测到水蒸气的凝结现象;不同时间尺度下凝结过程中的温度变化趋势相近,均为先下降后上升,在温度趋势发生变化的时间点附近,水蒸气摩尔分数迅速下降,这一变化趋势与燃烧加热风洞喷管流动中参数变化的数值模拟结果具有较好的一致性;这种"空间转化为时间"的试验方案可以在一定程度上模拟喷管中水蒸气的凝结过程。 展开更多
关键词 水蒸气 凝结 可调谐半导体激光器吸收光谱技术(TDLAS) 温度测量
隔离段横向喷流作用下激波串运动特性研究 预览
8
作者 李一鸣 李祝飞 +1 位作者 杨基 吴颖川 《实验流体力学》 CSCD 北大核心 2018年第5期1-6,共6页
在马赫数6的激波风洞中,通过隔离段壁面处的横向喷流控制隔离段反压,借助高速纹影和壁面静压测量,研究了二元进气道/隔离段内激波串运动特性。结果表明:进气道起动后,流场中的反射波系构成了背景激波;开启横向喷流后,隔离段下游气流不... 在马赫数6的激波风洞中,通过隔离段壁面处的横向喷流控制隔离段反压,借助高速纹影和壁面静压测量,研究了二元进气道/隔离段内激波串运动特性。结果表明:进气道起动后,流场中的反射波系构成了背景激波;开启横向喷流后,隔离段下游气流不断蓄积使得反压升高,隔离段内出现激波串。在反压作用下,激波串逐渐前移,其前沿激波的形态和前移速度受上游背景激波的影响而发生变化;背景激波入射壁面的区域自身存在较强的逆压梯度,能够增强与入射点同侧的前沿激波分支,使得前沿激波急剧前移。前沿激波被推出隔离段后,在进气道肩点附近短暂振荡,反压进一步增大后,进气道不起动并出现喘振。关闭喷流使反压降低后,进气道再起动。 展开更多
关键词 激波串 横向喷流 激波风洞 二元进气道 高速纹影
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激波风洞流场建立过程对进气道流动的影响 被引量:1
9
作者 李祝飞 杨基 《推进技术》 CSCD 北大核心 2018年第3期676-684,共9页
由于激波风洞喷管起动与进气道起动相"耦合"的流动过程复杂,喷管起动过程中的波系结构对进气道脉冲起动过程的影响规律难以准确把握。本文从简化问题的研究思路出发,将激波风洞喷管流动与进气道流动进行一定程度的"解耦",以揭示喷... 由于激波风洞喷管起动与进气道起动相"耦合"的流动过程复杂,喷管起动过程中的波系结构对进气道脉冲起动过程的影响规律难以准确把握。本文从简化问题的研究思路出发,将激波风洞喷管流动与进气道流动进行一定程度的"解耦",以揭示喷管起动波系各组成部分对进气道脉冲起动过程的影响机制。"解耦"方法先采用准一维变截面非定常流动模拟激波风洞喷管的起动过程;然后,将喷管出口参数作为来流条件,对二元进气道的脉冲起动过程进行非定常粘性数值模拟。采用"解耦"方法考察了初始压强对喷管起动波系以及进气道脉冲起动的影响,并与不考虑喷管起动过程,在进气道入口设置初始间断面的模拟方法进行了比较。结果表明,喷管起动波系中的非定常膨胀波和二次激波是影响进气道脉冲起动的主要因素。在初始压强较低时,采用在进气道入口设置初始间断面的方法,可以快速评估进气道的脉冲起动能力;而当初始压强较高时,采用本文的"解耦"方法模拟,能够得到更为可靠的脉冲起动能力。 展开更多
关键词 高超声速进气道 脉冲起动 激波风洞 喷管起动 初始间断面
非定常汇聚激波反射与折射研究进展
10
作者 翟志刚 王何 +3 位作者 司廷 罗喜胜 杨基 韩肇元 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2018年第9期172-189,共18页
非定常激波反射及折射由于其重要的科学及工程意义,成为了近年来激波反射及折射研究领域的热点.平面激波在曲面上的非定常反射现象近些年得到了较多的研究,在这个过程中激波强度不变,入射角随着曲面曲率的变化而不断改变,从而出现... 非定常激波反射及折射由于其重要的科学及工程意义,成为了近年来激波反射及折射研究领域的热点.平面激波在曲面上的非定常反射现象近些年得到了较多的研究,在这个过程中激波强度不变,入射角随着曲面曲率的变化而不断改变,从而出现波系转变现象.当一道曲面激波在固壁上反射时,激波强度以及入射角均不断发生改变,从而有可能对波系现象有较大的影响.但实验室条件下生成具有特定变化规律的曲面激波一直是一个难题.翟志刚等人通过激波动力学理论提出并实现了将平面激波光滑转变为柱形汇聚激波的方法.在设计的水平汇聚激波管中开展了非定常汇聚激波反射及折射研究.本文介绍了本实验室近几年在非定常汇聚激波反射与折射方面的研究进展,重点关注了持续变化的入剩‘角以及流场的非定常性对波系转变的影响,并提出了未来的研究方向. 展开更多
关键词 柱形汇聚激波 非定常流场 激波反射 激波折射
液滴接触变形对融合过程影响的实验研究 预览
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作者 魏存驹 李应杰 +1 位作者 王鲁海 杨基 《实验流体力学》 CSCD 北大核心 2017年第3期88-93,共6页
采用一种产生大尺寸液滴和顶视视角观测的新方法,借助高速阴影系统,捕捉到液滴融合过程中液桥截面形态的变化.从光学观测的角度验证了以前电测法所得到的初期融合过程描述.利用顶视方法所特有的辨别液桥几何形状、中心位置等优势,观测... 采用一种产生大尺寸液滴和顶视视角观测的新方法,借助高速阴影系统,捕捉到液滴融合过程中液桥截面形态的变化.从光学观测的角度验证了以前电测法所得到的初期融合过程描述.利用顶视方法所特有的辨别液桥几何形状、中心位置等优势,观测了不同液滴靠近速度(%)下2种融合模式.根据液桥中心演变特征分别判定为中心融合和边缘融合模式,并发现两者之间存在一临界液滴靠近速度(tws),当当ta〉vcross时,融合过程始于接触中心,而当ta〉vcross时,融合自液滴挤压形成的液膜边缘开始,与融合前液滴接触变形密切相关. 展开更多
关键词 液滴融合 液滴碰并 液滴变形
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典型高超声速内转式进气道激光散射流场显示
12
作者 李一鸣 李祝飞 +2 位作者 杨基 吴颖川 余安远 《航空学报》 CSCD 北大核心 2017年第12期133-144,共12页
在名义马赫数为6的激波风洞中,通过预先在试验气体中加入适量的水蒸气,利用水蒸气流经喷管时凝结产生的粒子作为示踪粒子,搭建并验证了平面激光散射系统。采用该流场显示技术,结合适当的光路布置,对类椭圆形转圆形高超声速内转式进气道... 在名义马赫数为6的激波风洞中,通过预先在试验气体中加入适量的水蒸气,利用水蒸气流经喷管时凝结产生的粒子作为示踪粒子,搭建并验证了平面激光散射系统。采用该流场显示技术,结合适当的光路布置,对类椭圆形转圆形高超声速内转式进气道进行了试验观测,初步得到了进气道前体及隔离段的流场结构。结果表明:水蒸气凝结产生的示踪粒子平均直径约为67nm,在流场中具有较好的跟随性;内转式进气道前体激波有明显的凹凸性和拐点,前体激波靠近对称面的部分向内凹,而两侧的边缘向外凸出;基于多个流场截面的激光散射图像进行样条插值,重构出的三维前体激波面呈倾斜的糖勺形;隔离段顶板一侧和唇口板一侧各有一对反转流向涡,顶板一侧的涡流区较大,而唇口板一侧的较小,两对流向涡存在一定的非定常性;高速气流区集中在隔离段中心,并且偏向唇口板一侧,而大量的低速气流堆积在顶板一侧,使得隔离段流场的不均匀性显著。 展开更多
关键词 高超声速 内转式进气道 流场显示 平面激光散射 弯曲激波 流向涡
高超声速内转式进气道流动的壁面丝线显示 被引量:2
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作者 李祝飞 黄蓉 +5 位作者 郭帅涛 詹东文 刘坤伟 吴颖川 余安远 杨基 《推进技术》 CSCD 北大核心 2017年第7期1475-1482,共8页
针对风洞实验观测高超声速内转式进气道内部流动困难,不易获得内流道三维激波/边界层干扰主导的复杂流场结构的问题,通过拓展壁面丝线流动显示技术的潜力,在Ma∞5.9激波风洞中,借助高速摄影实时拍摄丝线流谱,并结合纹影、壁面压强测量... 针对风洞实验观测高超声速内转式进气道内部流动困难,不易获得内流道三维激波/边界层干扰主导的复杂流场结构的问题,通过拓展壁面丝线流动显示技术的潜力,在Ma∞5.9激波风洞中,借助高速摄影实时拍摄丝线流谱,并结合纹影、壁面压强测量以及数值模拟分析,验证了丝线的动态响应特性,丰富了内转式进气道的观测技术,获得了进气道的流场结构。采用预设堵块实验方法,在激波风洞中考核了内转式进气道模型的自起动能力。结果表明,直径约为0.1 mm,长度约为15 mm的402号涤纶/棉缝纫线的跟随性较好,能够直观、动态地显示出壁面流动分离区的范围,为判断内转式进气道是否起动提供了依据。内转式进气道模型在实验条件下能够自起动,起动状态下进气道唇口附近的波系结构以及前体压缩面的丝线流谱和压力分布与数值模拟符合较好。 展开更多
关键词 内转式进气道 数值模拟 激波风洞实验 壁面丝线流动显示 自起动
攻角与马赫数对进气道起动影响的可比拟性 被引量:1
14
作者 郭帅涛 李祝飞 +1 位作者 高文智 杨基 《推进技术》 CSCD 北大核心 2017年第5期983-991,共9页
针对高速风洞变来流马赫数的能力有限,不易获得高超声速进气道起动马赫数界限的问题,本文尝试通过改变进气道模型攻角的方法来模拟来流马赫数的变化,分析定来流马赫数变攻角与定攻角变来流马赫数两种途径下二元进气道起动性能之间的关系... 针对高速风洞变来流马赫数的能力有限,不易获得高超声速进气道起动马赫数界限的问题,本文尝试通过改变进气道模型攻角的方法来模拟来流马赫数的变化,分析定来流马赫数变攻角与定攻角变来流马赫数两种途径下二元进气道起动性能之间的关系,以助于风洞实验获得进气道的起动马赫数界限。结果表明,在Ma∞=5.9来流条件下,进气道不起动和自起动的临界攻角分别在12°~13°和0°~1°。定来流马赫数变攻角与定攻角变来流马赫数两种途径下,进气道不起动和自起动临界所对应的内收缩段入口马赫数基本一致。对于同一内收缩段入口马赫数,当变攻角跨度小于4°时,两种路径下进气道的内部流场与壁面压力分布规律符合较好;当变攻角跨度较大时,两者的差别也增大。对于二元高超声速进气道模型,当常规风洞的来流马赫数在进气道起动边界附近时,在一定的攻角范围内,可以尝试通过攻角机构连续改变模型安装攻角的办法来模拟变马赫数引起的进气道起动特性的演变过程。 展开更多
关键词 高超声速进气道 自起动 数值模拟 激波风洞 攻角
第IV类激波-激波干扰非定常性及其敏感因素分析 预览
15
作者 肖丰收 李祝飞 +1 位作者 朱雨建 杨基 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第1期20-26,共7页
针对高超声速二元进气道钝化唇缘位置可能出现的第IV类激波-激波干扰流动中的非定常振荡问题,采用基于有限体积方法结合网格自适应技术的VAS2D程序,数值求解二维可压缩层流Navic-Stokcs方程,细致刻画了第IV类激波-激波干扰非定常流... 针对高超声速二元进气道钝化唇缘位置可能出现的第IV类激波-激波干扰流动中的非定常振荡问题,采用基于有限体积方法结合网格自适应技术的VAS2D程序,数值求解二维可压缩层流Navic-Stokcs方程,细致刻画了第IV类激波-激波干扰非定常流场中的复杂波系结构、壁面压力和热流分布,重点考察了入射激波位置、入射激波强度以及钝头体外形等对第IV类激波-激波干扰流动特性影响较为敏感的因素及其影响规律。数值模拟结果表明:第IV类激波-激波干扰流动可能出现非定常振荡,也可能呈现相对稳定的状态,入射激波条件和钝头体外形均可能对第IV类激波-激波干扰流动非定常性的显现及其振荡特征产生显著影响。采用无量纲的Stouhal数表征流动的非定常性,在文中数值模拟条件下,入射激波强度增大或者钝头体外形变钝,均会使得Srouhal数减小,而壁面热、力载荷有增大的趋势。合理地选择钝头体外形可望减小第IV类激波-激波干扰出现的比率,有效抑制流动中的非定常振荡现象,降低激波-激波干扰带来的热流和压力脉动峰值。 展开更多
关键词 高超声速流动 激波-激波干扰 非定常振荡 钝头体外形 数值模拟
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冲击作用下液滴在环境液体中的演变过程及主导因素
16
作者 廖斌 朱雨建 杨基 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2017年第9期41-50,共10页
采用实验与计算流体力学(CFD)相结合的方法对冲击作用下液滴在环境液体中的演变过程进行了研究,重点针对液膜破碎之前液滴的4种典型演变模式所伴随的流场细节进行了较为深入的探讨.结果表明,液滴演变过程与涡强度有较强关联:涡强... 采用实验与计算流体力学(CFD)相结合的方法对冲击作用下液滴在环境液体中的演变过程进行了研究,重点针对液膜破碎之前液滴的4种典型演变模式所伴随的流场细节进行了较为深入的探讨.结果表明,液滴演变过程与涡强度有较强关联:涡强度越大,液滴演变模式越剧烈,演变过程中出现环状射流持续翻转现象:反之,演变过程中无环状射流生成甚至出现液滴变形回复现象.进一步对液滴内部环状射流的生成与发展机理进行研究发现,涡的演变与界面约束之间存在一种竞争机制:涡的演变促进界面的进一步变形,而界面约束起着相反的抑制作用.这一竞争机制通过有无界面张力条件下液滴变形的CFD结果得到了进一步揭示. 展开更多
关键词 液滴变形 环状射流 界面约束
氢燃料燃烧加热风洞中水蒸气相变效应的数值研究 被引量:3
17
作者 郭向东 黄生洪 +2 位作者 吴颖川 罗喜胜 杨基 《推进技术》 CSCD 北大核心 2017年第4期932-941,共10页
为明晰氢燃料燃烧加热风洞中的水蒸气相变效应,采用同时考虑凝结和蒸发相变模型的多组分输运可压缩流动数值模拟方法,研究了超声速喷管内的水蒸气凝结过程以及凝结气流再蒸发对典型压缩构型(二维斜劈、三维斜劈和圆锥)流场参数及气动... 为明晰氢燃料燃烧加热风洞中的水蒸气相变效应,采用同时考虑凝结和蒸发相变模型的多组分输运可压缩流动数值模拟方法,研究了超声速喷管内的水蒸气凝结过程以及凝结气流再蒸发对典型压缩构型(二维斜劈、三维斜劈和圆锥)流场参数及气动力的影响。结果表明:氢燃料燃烧加热风洞喷管气流中,水蒸气在较低总温条件下确实存在较大程度的凝结相变,但同时在斜劈激波压缩后也存在较强的蒸发相变;凝结会使喷管流场参数发生较大偏离,但再蒸发效应又会使气流经过斜劈压缩后趋近理想状态,趋近的程度受到压缩程度的影响。本文计算条件下,喷管内水蒸气相变导致出口参数偏差大于10%,但经过12°斜劈压缩后,流场参数以及表面气动力可恢复到理想状态的95%以上,此时相变的影响基本可以忽略。 展开更多
关键词 水蒸气 相变 高超声速流动 燃烧加热风洞 数值模拟
燃烧加热脉冲风洞气动/推进一体化试验研究 被引量:4
18
作者 贺元元 贺伟 +2 位作者 张小庆 吴颖川 杨基 《推进技术》 CSCD 北大核心 2017年第8期1741-1746,共6页
吸气式高超声速飞行器的机体与超燃冲压发动机高度耦合,使得一体化气动性能预测非常困难,但是能够开展一体化带动力试验的地面设备很少。中国空气动力研究与发展中心(CARDC)研制了一种氢氧燃烧加热高焓脉冲风洞,其有效试验时间大... 吸气式高超声速飞行器的机体与超燃冲压发动机高度耦合,使得一体化气动性能预测非常困难,但是能够开展一体化带动力试验的地面设备很少。中国空气动力研究与发展中心(CARDC)研制了一种氢氧燃烧加热高焓脉冲风洞,其有效试验时间大大超过长时间激波风洞,采用模型一天平一体化设计实现了在几百毫秒内进行高精度测力,重复性测力误差小于2%。结合数值计算进行了支架干扰、来流污染凝结、壁温等影响及试验数据修正研究。典型升力体高超声速飞行器气动/推进一体化试验结果表明:在燃烧加热脉冲设备的300~600ms有效试验时间内,能够有效获得飞行器的升力、阻力(推力)和力矩特性,试验数据与CFD计算结果基本吻合。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 超燃冲压发动机 高焓脉冲风洞 气/推进一体化试验 试验数据修正
激波诱导高速气流中液滴的初期变形 预览 被引量:2
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作者 易翔宇 朱雨建 杨基 《爆炸与冲击》 CSCD 北大核心 2017年第5期853-862,共10页
基于激波管平台和高速摄影方法对平面激波诱导高速气流中液滴的早期变形现象进行实验研究。研究发现在相近的We数或Re数下,实验参数的改变可导致液滴形态发展出现显著差异。这种差异主要体现在背风面的脊状环形突起、褶皱区以及后驻点... 基于激波管平台和高速摄影方法对平面激波诱导高速气流中液滴的早期变形现象进行实验研究。研究发现在相近的We数或Re数下,实验参数的改变可导致液滴形态发展出现显著差异。这种差异主要体现在背风面的脊状环形突起、褶皱区以及后驻点区的凹凸形态。对刚性圆球外流的数值模拟显示,液滴变形早期形态与外流场结构和表面气动力分布之间存在鲜明的对应关系。最后采用简化理论推导出一组估测液滴早期变形的表达式。将数值模拟所得气动力数据代入计算发现:导致液滴变形的主要驱动力是液滴表面不均匀压力的挤压效应,而不是界面剪切摩擦所引起的切向流动堆积效应,前者高出后者约2个数量级;此外,采用压力作用理论计算所得液滴外形在主要变形特征和变形量级上均可与实验图像很好地吻合。 展开更多
关键词 液滴 破碎 初期变形 高速摄影 背风面
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两种燃烧加热风洞参数匹配方案的比较 被引量:2
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作者 刘坤伟 朱雨建 +2 位作者 杨基 毛雄兵 吴颖川 《推进技术》 CSCD 北大核心 2017年第6期1226-1234,共9页
燃烧加热风洞中的地面高超声速试验通常模拟真实飞行状态下的静温,静压,马赫数(TPM)或总焓,动压,马赫数(h0QM)。为弄清气流参数匹配方式对发动机性能的影响及其机理,基于准一维带化学反应数值模拟对这两种典型匹配方案获得可靠的燃... 燃烧加热风洞中的地面高超声速试验通常模拟真实飞行状态下的静温,静压,马赫数(TPM)或总焓,动压,马赫数(h0QM)。为弄清气流参数匹配方式对发动机性能的影响及其机理,基于准一维带化学反应数值模拟对这两种典型匹配方案获得可靠的燃烧室压力分布与发动机推力及比冲的能力进行了比较。结果表明,对于氢燃料加热气流,若燃烧室内未出现明显的局部热壅塞引起的激波结构,TPM匹配方案能较好模拟纯空气流动当量比相同时的压力分布;h0QM匹配方案则能更好模拟燃料量相同的情况;对于模拟燃烧室热壅塞效应,h0QM匹配方案表现更好。从模拟发动机推力的角度来说,两种匹配方案均可通过调整燃油量达到与纯空气结果的较好契合,不管燃烧室内是否出现壅塞激波结构;从模拟燃料比冲的角度来说,则h0QM匹配方案更可靠。燃烧释热比不同是导致两种匹配方案表现不同的关键原因。对于酒精燃料加热气流,两种匹配方案下发动机性能相仿;但此时污染效应更强,给优化匹配方案以准确模拟发动机性能带来更多挑战。 展开更多
关键词 燃烧加热风洞 污染 匹配方案 准一维数值模拟
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