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2017年  第2卷  第4期

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研究论文
基于真实气体效应的湍流标度律特性
陈小平, 窦华书
2017, 2(4): 1-6. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.2017.04.001
50 3
摘要:
在量热完全气体、热完全气体和化学反应完全气体等3种气体模型假设下，利用Mach数为4.05、壁温为1 300 K的超声速槽道湍流的直接数值模拟（direct numerical simulation，DNS）结果，对标度律和自相似性做了详细分析.结果表明，不仅在量热完全气体模型下存在标度律和扩展自相似性，而且在热完全气体和化学反应完全气体模型下标度律和扩展自相似性仍然成立.压缩性的影响使得速度结构函数通过Favre平均获得更为合适.与热完全气体模型的结果相比，化学反应完全气体和量热完全气体模型的结果吻合更好.
激波加载初始非均匀气体流场界面不稳定性数值模拟
柏劲松, 王涛, 肖佳欣, 汪兵, 邹立勇, 刘金宏, 李平
2017, 2(4): 7-28. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.2017.04.002
100 2
摘要:
流体力学界面不稳定性及其后期的界面混合现象，是一种十分复杂的多尺度非线性物理问题，在惯性约束聚变、天体物理以及水中爆炸等领域有着广泛的应用前景，对该问题的研究不仅具有很高的学术价值，而且对促进相关领域的发展具有重要意义.中国工程物理研究院流体物理研究所基于Euler有限体积方法，发展了适用于可压缩多介质黏性流动具有多亚格子尺度模型的大涡模拟程序MVFT，并评估分析了不同亚格子尺度模型对界面不稳定性及界面混合的模拟能力；提出了流场非均匀性对R-M不稳定性影响的问题，并在激波驱动轻重气体双模扰动R-M界面不稳定性实验中成功应用并解读了新的实验现象和规律，在此基础上进而开展了反射激波作用下两种初始非均匀流场界面不稳定性引起的界面混合数值模拟研究，探讨了流场非均匀性对激波反射后强非线性阶段界面不稳定性发展、演化规律的影响，近期还对非均匀流场R-M不稳定性的演化规律、初始流场非均匀性和初始扰动效应及其影响的物理机制进行了分析和研究.
利用微气泡减小平板湍流摩阻实验研究
姚琰, 罗金玲, 朱坤, 伍锐, 秦世杰
2017, 2(4): 29-35. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.2017.04.003
47 4
摘要:
设计了一套实验装置研究微气泡减阻的效果.采用高速摄像机对二维平板微气泡湍流边界层进行了定量的可视化观察，用天平测量了平板的摩擦阻力，分析了不同通气量、来流速度、浮力对减阻性能的影响.结果表明，微气泡在高Reynolds数（Re=106）的流动中有效地减小了摩擦阻力，最大减阻率达到36%，证实了微气泡能显著降低平板摩擦阻力，实验结果也表明，随气体流量增加，减阻率增加.
高速流动PIV示踪粒子跟随性分析
陈小虎, 陈方, 刘洪, 沙莎, 逯雪铃, 张庆兵
2017, 2(4): 36-45. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.2017.04.004
133 4
摘要:
通过理论推导提出了一种评价高速流动PIV示踪粒子随流能力的松弛特性分析模型，在法向Mach数大于1.4时具有良好的适用性.将新模型应用于试验测量，发展了高速流动PIV系统和示踪粒子布撒技术，验证了高速流动PIV的定量化测量能力.针对空间发展的二维超声速气固两相混合层，数值模拟了不同Stokes数和对流Mach数（Mc）下的粒子跟随性以及弥散和迁徙运动，结果表明：相同对流Mach数，粒径越小的示踪粒子跟随性越好，Stokes数在[1, 10]范围内的粒子有最大扩散距离.示踪粒子的直径大小决定其在超声速混合层大涡拟序结构中的分布特征，且粒径越小，气体与粒子的掺混越剧烈.相同粒径的粒子，对流Mach数越大跟随性越差.
临近空间高超声速飞行器气动力及气动热研究现状
王庆洋, 丛堃林, 刘丽丽, 陆宏志, 徐胜金
2017, 2(4): 46-55. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.2017.04.005
245 16
摘要:
临近空间高超声速飞行器具有速度快、突防能力强、杀伤力大等特点，是当今世界各军事强国新型武器的重点发展方向.其中，气动力和气动热是高超声速飞行器的两项重要指标，也是高超声速技术研究的重点内容.文章综述了国内外临近空间高超声速飞行器气动力及气动热研究现状，分析了研究的发展趋势，并分别从工程计算、数值仿真以及实验研究3个方面介绍了高超声速飞行器气动力及气动热的研究技术和方法.

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