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2018年  第3卷  第5期

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液滴超声速气动破碎初期界面不稳定性
胡湘渝, AdamsN.A., 王强
2018, 3(5): 1-7. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.2018.05.001
117 3
摘要:
针对液滴破碎问题，获得并揭示两相界面演化特征机理.采用数值模拟方法，观察了超声速条件下的液滴气动破碎初期的界面不稳定性.基于数值模拟结果和线性稳定性理论，综合分析表明，Rayleigh-Taylor不稳定性和Kelvin-Helmholtz不稳定性均对源于驻点和外环之间中段附近处的主导扰动产生作用.保持其他流动特性不变，降低K-H不稳定性的影响，对数值模拟进行了专门改进，进一步验证了前述结论.
翼梢侧向喷流干扰特性数值模拟
傅建明, 唐海敏, 许泉, 罗世杰, 刘耀峰, 倪招勇
2018, 3(5): 8-17. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.2018.05.002
71 3
摘要:
当弹体表面安装喷管时，在喷管迎风条件下往往出现不利的侧向喷流干扰，翼梢安装喷管能减弱这种不利干扰.采用有限体积离散方法求解N-S方程，研究了旋成体-边条翼-舵组合体翼梢安装喷管的侧向喷流干扰特性和规律.分析了干扰流场结构和喷流干扰因子随Mach数、攻角、飞行高度等参数的变化特性.研究结果表明：翼梢喷流干扰形成了非常复杂的流场结构，虽然翼梢喷流远离弹体，仍对弹体、翼、舵上的载荷产生明显影响，在不同飞行条件下干扰范围和强度明显不同.喷流气动干扰因子规律复杂并呈非线性变化，干扰因子大于0.5的范围明显增加，有效增加了喷流控制使用范围.但在某些条件下仍然出现较大负值，产生严重不利干扰现象.
有限差分法中的贴体坐标变换
刘君, 韩芳
2018, 3(5): 18-29. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.2018.05.003
66 3
摘要:
分析了有限差分法曲线贴体坐标系下守恒型控制方程的推导过程，认为在离散条件下所采用的数学恒等式不成立，推断目前CFD广泛采用的齐次方程是原始Descartes直角坐标系下方程的近似，提出增加源项的非齐次方程作为离散等价方程.采用数值实验研究了源项，结论是大部分情况下源项不等于0，且对数值解的影响大于差分格式的截断误差，在分析了引起源项非0的原因和推导过程后，提出源项离散的相容性准则.利用坐标变换系数和守恒型方程对流通量的特性，建立了源项隐式计算的耦合算法，通过数值实验证明耦合算法有效消除了坐标变换引起的误差.
飞行器大攻角复杂流动的POD和DMD对比分析
张扬, 张来平, 邓小刚, 孙海生
2018, 3(5): 30-40. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.2018.05.004
108 8
摘要:
基于非结构/混合网格、耗散自适应2阶混合格式以及脱体涡模拟（detached eddy simulation，DES）方法开展了现代战斗机模型复杂分离流动的数值模拟，并与有限的平均气动力试验数据进行了对比，结果表明计算具有合理性，在此基础上进一步应用本征正交分解（proper orthogonal decomposition，POD）和动力学模态分解（dynamic mode decomposition，DMD）方法对数值模拟流场的非定常特性进行了对比分析.研究表明飞行器背风区流场由一对边条涡的螺旋运动主导，旋涡破裂前在横向空间截面上流场是中性稳定的，同时主涡核的运动是多频耦合的.POD和DMD的对比分析则表明：两者模态配对的方式不同，但主要模态之间具有一定相关性；POD模态中包含多种频率的运动，而且能量较集中于主模态，流场重构效率更高；DMD则将流场的主要特征运动提取为一些单频模态的组合，同时能够给出模态的稳定性.
基于神经网络的翼型气动力计算和反设计方法
刘凌君, 周越, 高振勋
2018, 3(5): 41-47. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.2018.05.005
195 9
摘要:
开展了机器学习在翼型气动力计算和反设计方法中的应用研究，实现了在更大翼型空间范围内，人工神经网络的训练和优化，建立了翼型气动力计算模型，和给定目标压力分布的翼型反设计优化模型.作为机器学习领域兴起的研究热点，人工神经网络的研究工作不断深入，有研究者尝试将其应用于流体力学的学科范畴内.文章实现人工神经网络在翼型计算领域中应用的方法如下：首先通过Parsec参数化方法，围绕基准翼型构造了一定翼型空间范围的翼型库，利用XFOIL进行数值模拟，搭建了和翼型库具有一一映射关系的流场信息库.通过训练和优化神经网络，实现了基于此模型的快速、高可信度的翼型气动力预测，以及新型的翼型优化设计方法.通过自动化编程实现样本库的批量生成，实现了不同翼型空间的样本量下，神经网络的训练和优化过程.实验结果表明，在机器学习领域中，基于神经网络的翼型反设计模型的精确性高度依赖于训练样本量的大小和覆盖范围.
压缩拐角流动中Görtler涡特性及热流分布实验研究
牛海波, 易仕和, 刘小林, 陆小革, 何霖
2018, 3(5): 48-55. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.2018.05.006
74 5
摘要:
对高超声速压缩拐角流动中Görtler涡特性及热流分布进行了实验研究.开发了温敏漆（temperature sensitive paint，TSP）系统，简要介绍了TSP技术的原理、文章所用的TSP涂料的标定曲线、辅助设备参数、实验过程数据后处理过程，采用基于离散Fourier定律的热流算法.研究在Ma=6低噪声风洞中进行，采用TSP技术，得到压缩拐角斜坡板上的热流分布图像，并对高低热流条带现象做出解释，与Görtler涡有对应关系.通过改变拐角角度及来流参数，获得了不同拐角和单位Reynolds数条件下的热流分布图像，分析得到压缩拐角斜坡上Görtler涡特性及热流分布在变参数条件下的变化规律.研究发现：当增加拐角角度或增大单位Reynolds数时，Görtler涡的波长减小，且涡的起始位置更靠近拐角；随单位Reynolds数增加，斜坡上热流值整体增加，热流峰值位置前移；峰值位置后，热流缓慢减小的区域与Görtler涡位置相对应.
合成热射流除霜除冰实验
郑小兵, 李玉杰, 罗振兵
2018, 3(5): 56-63. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.2018.05.007
75 1
摘要:
实验研究了水滴在冷表面结冰结霜，以及合成热射流除霜除冰过程.实验中采用-30.0℃的半导体制冷片作为制冷源，将水滴滴在半导体制冷片的标定位置，在水滴完全结冰结霜且形态不再改变后，合成热射流激励器工作.利用电子显微镜观测并记录合成热射流除霜除冰的整个过程.结果显示：合成热射流能够完全除去结霜冰滴表面的霜，并且能将凝固水滴完全融化为透明的水滴.并且与合成双射流除霜效果相比，合成热射流的除霜速度极大增加，并且完全除霜后，冰滴的高度比合成双射流除霜减少20%.

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