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2016年1月创刊, 双月刊

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CN 10-1384/O3

ISSN 2096-1642

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先进发动机理论与应用专题
非均匀来流中斜爆轰波对扰动的动态响应特性
滕宏辉, 牛淑贞, 杨鹏飞, 周林, 王宽亮
2023, 8(5): 1-9.   doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.1033
115 HTML 26 34
流动稳定性与转捩专题
基于当地变量的横流转捩预测模式研究进展
徐家宽, 段毅, 杨家盛, 乔磊, 刘建新, 白俊强
2023, 8(3): 19-34.   doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.1012
139 HTML 30 24
研究论文
eN方法用于高超声速圆锥边界层转捩预测的可靠性
杨潇楠, 苏彩虹
2023, 8(2): 44-55.   doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0987
118 HTML 23 20
双喉道推力矢量喷管内外流特性
何敬玉, 杨志晨, 梁温馨, 欧平, 董金刚
当前状态:  doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.1101
14 0
摘要:
对二元双喉道推力矢量喷管内流特性进行了研究.针对一种简化的飞机后体模型,利用数值计算与风洞试验结合的方法研究了后机身一体化设计对矢量喷管内外流特性的影响,进一步分析了矢量喷流干扰效应对飞机后体的影响.研究结果表明,气流在喷管空腔内的分离导致了喷管上下壁面的压力差,而该压力差是双喉道喷管推力矢量产生的主要原因;随着二次流流量的增加,喷管上下壁面压差逐渐变大,喷管推力矢量角增加;无来流时,在主喷管落压比 NPR=4.0,二次流落压比 NPRs=4.8时,双喉道喷管具有的最大矢量角为 16.6°;在来流 Mach数Ma=0.4时,具有的最大矢量角为 11.2°;喷管外罩表面声载荷频率主要集中在 900 Hz以下,并且外罩型面变化剧烈处具有最高的噪声幅值.喷流矢量角的变化对噪声峰值频率没有影响,仅对下壁面 1 000 Hz以下幅值有影响,噪声最大频谱幅值影响量为 2 dB.
平板/空气舵舵轴防热环流动及气动加热环境数值模拟
窦怡彬, 陈俊铭, 石枭, 刘陆广, 陆云超, 李宗阳, 赵如意
当前状态:  doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.1109
11 0
摘要:
受空气舵当地攻角影响,在高超声速飞行过程中全动空气舵舵轴防热环位置会形成复杂的分离和再附流动,并伴随有严酷的气动加热载荷,是空气舵热防护设计的薄弱环节。以平板/空气舵舵轴防热环为研究对象,采用数值计算方法研究不同舵偏角、防热环环形缝隙几何参数对气动加热环境及流动的影响规律。数值计算基于非结构混合网格有限体积方法。计算结果及分析表明,舵偏角对防热环热流分布影响最大。有舵偏角的情况下防热环斜边倒角处会产生一道再附气流并形成高热流区,高热流区面积和热流峰值与舵偏角成正比。当舵偏角等于0°时,环形缝隙Z=0 mm剖面处气流从环形缝隙底部向上流入舵面底部缝隙;当舵偏角大于0°时,舵面底部缝隙内的来流会在防热环斜边倒角前方形成旋涡,同时平板表面的气流向下进入环形缝隙并在缝隙深度方向形成旋涡。固定舵偏角和环形缝隙宽度,改变缝隙深度主要对斜边倒角和环形缝隙迎风面热流分布有影响。随着缝隙深度的增加,环形缝隙Z=0 mm剖面处的流动结构从2个旋涡发展为3个旋涡。固定舵偏角和环形缝隙深度,改变缝隙宽度主要对环形缝隙迎风面热流分布有影响。随着缝隙宽度的增加,环形缝隙Z=0 mm剖面处的旋涡流动发展得更加充分,深度方向流动结构由3个旋涡发展成2个主旋涡和底部2个小旋涡结构。
基于ReaxFF MD的有限催化模型数值模拟
宋嘉豪, 莫凡, 高振勋
当前状态:  doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.1110
10 0
摘要:
目前, CFD 方法预测表面热流时, 一般假设壁面条件为完全催化壁或完全非催化壁。 不同壁面催化条件会极大影响热流预测结果, 采用有限催化模型能够得到较为合理的数值解。 然而, 高焓化学反应流在材料表面发生催化复合的过程具有非线性、非平衡、多尺度等特征, 使得准确描述有限催化模型极其困难。 文章基于微观尺度的理论和模拟计算, 采用反应分子动力学方法构建了一种描述 O 和 N 原子与 SiO2 表面相互作用的有限催化模型, 计算对比了不同催化条件下航天飞机轨道器的再入飞行流场。 结果表明有限催化模型的热流预测值与 STS-3海拔 70.1~57.8 km 范围内的飞行试验数据吻合良好, 模型具有一定程度的准确性。
碘离子推力器储罐性能影响因素数值研究
陈明石, 王娴
当前状态:  doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.1097
29 3
摘要:
碘离子推力器主要应用于小型卫星的姿态控制和位置保持,其依靠碘工质的升华和电离产生推力。碘工质储供系统的加热方式和结构参数对其工作性能有很大影响。采用动网格方法对离子推力器储罐中碘工质升华相变过程进行数值模拟,讨论储罐加热方式和径高比对其性能的影响。结果表明:从质量流量、流量稳定性和预热时间3个参数综合考虑,四周伴热加热、辐射加热和接触加热3种方式中,接触加热性能最好。在接触加热方式下,储罐径高比对流量变化几乎无影响,流量稳定性很好。对于以大推力为设计目的的碘离子推力器,储罐径高比越小越好,径高比为0.2时的质量流量相比于径高比为1.4时增大了9.0%。对于以高响应速度为设计目的的碘离子推力器,储罐径高比越大越好,径高比为0.2时的预热时长相比于径高比为1.4时增大了80%。
数据驱动的气动热建模预测方法总结与展望
王泽, 宋述芳, 王旭, 张伟伟
当前状态:  doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.1068
57 17
摘要:
气动热的准确预测是指导高超声速飞行器设计的基础。在经典气动热预测方法愈发难以满足工程中高效准确的气动热预测需求的背景下,近年来蓬勃发展的数据驱动气动热建模预测方法逐渐成为气动热预测的新范式。对此,首先阐述了数据驱动气动热建模预测方法和经典气动热预测方法的相互关系。然后,从建模思路上将数据驱动气动热建模预测方法归纳为3类,即气动热特征空间降维建模预测、气动热逐点建模预测和气动热物理信息嵌入建模预测,并对这3类方法进行了详细介绍和分析总结。数据驱动气动热建模预测方法不仅比工程算法准确,而且和采样方法结合后,还能够有效降低实验测量和数值计算的工作量,给出的模型也更加高效简洁。最后,对数据驱动气动热建模预测方法的发展趋势进行了展望,指出数据驱动技术与经典气动热预测方法的深度结合、气动热物理信息嵌入建模预测方法和气动热预测大模型将会是未来研究的要点。
基于集合变换Kalman滤波的流场高效重构
郭雨欣, 黄俊, 赵庆宇, 冀晶晶, 黄永安
当前状态:  doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.1090
48 12
摘要:
湍流场的准确估计在航空航天领域具有重要意义,现有的获取手段在分辨率或者准确性方面是不足的。实验测量准确却往往测点数量有限,数值计算能获得全场数据,但精度却难以保障。数据同化方法融合了实验观测和数值模拟,是进行流场重构的有效工具。文章探索了基于集合变换Kalman滤波(ensemble transform Kalman filter,ETKF)的数据同化方法在空间流场重构方面的有效性,并讨论了不同迭代更新模式的重构精度和计算效率,即状态变量基于湍流模型更新的ETKF-M和基于流场数据更新的ETKF-D。以ONERA M6机翼作为数值算例,结合风洞实验翼型表面271测压孔的压力测量数据进行算法实验,结果表明ETKF方法的不同迭代模式均有效修正了湍流模型的预测,并且ETKF-D相对于ETKF-M提升了83%的计算效率。此外,选取两组不同位置的1/4实验测点进行同化实验,得到不同精度的结果,这表明重构的精度与同化测点的位置和数量密切相关。
非均匀结构网格上MUSCL和WENO格式的精度
刘君, 刘瑜
当前状态:  doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.1079
30 7
摘要:
基于一维均匀网格条件下构造的差分格式,在实际应用中须推广到非均匀或者曲线网格上,坐标变换过程引入几何诱导误差。目前常用收敛解误差随着网格细化变化的精度测试方法评估差分格式的精度。在二维柱坐标均匀网格上,采用1阶迎风、2阶MUSCL和5阶WENO计算流场参数为常数的自由流问题,按照精度测试方法比较收敛曲线斜率,发现1阶迎风的网格收敛精度是2阶的,5阶WENO的网格收敛精度不到1阶。理论分析表明,这种精度测试方法与差分格式精度定义不等价,而且所采用的数据无法反映差分格式的固有缺陷,因此,不能用来作为差分格式精度评价指标。很多研究WENO的文献经常模拟双Mach反射问题、二维Riemann问题等经典算例,把接触间断是否演变成不稳定涡结构作为特征,理论上可以证明涡结构是非物理现象,因此用是否出现涡结构作为算法高精度的论据并不合适。
壁面局部动态扰动作用下湍流边界层多尺度相互作用
张宇, 唐湛棋, 崔晓通, 姜楠
当前状态:  doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.1099
19 2
摘要:
对比分析大尺度高速/低速来流背景下,多种尺度间相互作用,讨论主动减阻控制系统间歇输入能量实现流场减阻控制的可行性。实验使用压电振子对湍流边界层施加周期性局部扰动,同步采集压电振子上游固定探针和下游移动探针(沿法向高度移动)的流场信息。对压电振子上、下游不同尺度脉动速度信号做相关性分析,确定上下游信号的时空关系。通过预乘能谱图确定扰动信号及其高次谐波,划分不同信号尺度。着重讨论大尺度高速/低速来流背景下,大尺度与扰动尺度、扰动尺度与小尺度的相互作用,发现大尺度高速背景对扰动信号有幅值调制作用。大尺度高速/低速来流背景下,扰动信号与小尺度信号存在固定的相位对应关系,且不受来流背景影响。明确以压电振子对流场进行主动间歇性控制时,在大尺度高速来流背景下施加局部动态扰动具有更好的调制控制效果。