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2016年  第1卷  第4期

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弹性载机对外挂物动力学响应的影响
杨磊, 叶正寅, 武洁
2016, 1(4): 1-11.
43 5
摘要:
在外挂物投放过程中, 载机对外挂物具有气动干扰效应, 产生附加气动力.对于弹性机翼, 在外挂物分离投放时, 相当于给机翼一个初始扰动, 机翼将发生弹性振动, 该振动也会对外挂物带来气动干扰效应.通过耦合求解非定常N-S方程刚体六自由度方程和基于模态法的结构动力学方程, 对考虑弹性变形的载机外挂物分离投放过程进行模拟, 研究了弹性机翼对外挂物的气动干扰效应.研究结果表明:在外挂物分离初期, 弹性机翼的干扰对外挂物气动力响应产生显著影响, 机翼的主要结构模态频率决定了外挂物气动力的变化频率, 并且由载机机翼动弹性变形引起的干扰气动力能占到外挂物总气动力的一半左右.
再入飞行器失稳的分叉理论分析与数值仿真验证
袁先旭, 陈琦, 张涵信, 谢昱飞, 何琨
2016, 1(4): 12-26.
74 3
摘要:
飞行器再入大气层时的姿态稳定性事关飞行安全, 是气动设计的关键问题之一.文章采用非线性自治动力系统分叉理论, 耦合求解非定常Navier-Stokes方程和俯仰运动方程, 研究了钝体和细长体两类航天飞行器再入过程单自由度俯仰运动失稳问题.研究表明, 航天飞行器再入时, 如果仅有1个配平攻角, 随Mach数降低, 其配平攻角处的俯仰姿态失稳一般对应于Hopf分叉, 并存在亚临界Hopf分叉和超临界Hopf分叉两种失稳形态; 如果再入时随着Mach数的降低, 其配平攻角由1个演化至多个(一般为3个), 其配平攻角处的俯仰姿态失稳形态将更为复杂, 可能发生鞍结点分叉形态的刚性失稳行为；随Mach数的进一步降低, 其俯仰运动还可能进一步发生Hopf分叉和同宿分叉.
超声速湍流边界层中激光传输的积分法
许凌飞, 周志超, 任天荣
2016, 1(4): 27-36.
28 3
摘要:
采用Born近似的Maxwell方程组积分解形式较少应用于气动光学数值计算, 其困难在于对该方程组的离散化数值计算.而结合GCV-FFT(Generalized convolution by fast Fourier transform)方法, 在自由空间传播的Rayleigh-Sommerfeld衍射方程数值计算可以达到比较高的精度.通过对Green函数及采样系数的修正, 积分方法可以用于气动光学现象的数值模拟.通过在超声速湍流边界层中光束传输的数值计算, 可以看到一些气动光学效应, 如光束偏移破碎等, 可以用修正GCV-FFT+数值积分的方法得到良好的模拟.现有的方法可以给出更接近物理本质的定量结果.
基于CFD/CSD的舵面控制气动弹性数值模拟方法
虞佳磊, 田书玲, 陈龙, 夏健
2016, 1(4): 37-42.
61 4
摘要:
在动态网格上通过耦合求解流动控制方程和结构动力学方程, 发展了一种舵面控制下飞行器运动响应过程中气动弹性数值模拟研究方法.流动控制方程采用N-S方程, 结构动力学采用线性模态叠加方法, 其中流动控制方程空间离散采用基于非结构网格的有限体积方法, 对流通量采用计算HLLC格式, 非定常时间离散采用基于LU-SGS的双时间步长方法.模拟中, 气动运动和结构变形在双时间步长方法推进过程中采用改进松耦合方法, 气动网格与结构网格之间信息交换采用无限平板样条法实现, 飞行器的运动和变形采用基于重叠网格和Delaunay图映射变形网格相结合的方法进行处理.采用多个考核算例对发展的数值方法进行考核验证, 结果表明该方法可以高效精确模拟舵面开环控制下飞行器运动响应过程中的气动弹性特性.
竖直圆管内超临界压力煤油传热特性实验研究
胡江玉, 周进, 潘余, 王辉, 王宁, 任春雷
2016, 1(4): 51-57.
24 2
摘要:
在压力2.5~4 MPa, 质量流量0.7~1.7 g/s, 热流密度0.06~1 MW/m2的实验条件下, 对煤油在内径1 mm, 长度300 mm竖直上升圆管内的流动与传热特性开展了实验研究, 并分析了传热系数随局部油温的变化及不同实验参数对传热的影响.结果表明, 超临界压力下煤油传热主要由自身物性和流动状态决定.超临界压力煤油传热过程大致可以分为3个区域:正常传热区传热强化区和传热恶化区.传热强化主要是湍流掺混增强和近壁面流体在拟临界温度附近物性剧烈变化的综合作用; 传热恶化则是因为壁温及近壁面流体温度远高于拟临界温度, 在近壁面发生了类似于亚临界状态下的“拟膜态沸腾”.
气动弹性能量采集系统空气动力建模研究综述
吴沂宁, 李道春, 向锦武
2016, 1(4): 58-63.
14 4
摘要:
气动弹性能量采集旨在将结构气动弹性振动机械能转化为可利用的电能, 近年来引起了国内外学者的关注.在气动弹性能量采集系统理论建模的过程中, 空气动力建模至关重要, 显著影响系统的动力学响应和能量输出分析结果.文章针对当前各类气动弹性能量采集系统的气动建模，对其研究现状进行了综述.首先介绍气动弹性能量采集的研究背景; 随后, 分别针对基于翼段非流线体平板和机翼结构气动弹性振动的能量采集系统, 对相关气动模型进行了总结和讨论; 最后, 结合现有气动建模的待完善之处，给出了未来可能的发展方向.

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