空气动力学学报

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蒋增辉, 宋威, 贾区耀, 陈农

2016, 34(5): 581-586. doi: 10.7638/kqdlxxb-2014.0137

[摘要](201) PDF(365)

摘要:
根据作者多年从事多体分离风洞自由飞试验的经验，对多体分离风洞自由飞试验技术的原理及特点、相似准则、试验装置等技术要点作了介绍，并根据技术特点及应用领域的不同对其进行了分类，对不同类型多体分离风洞自由飞试验的特点作了详细描述，并给出了不同类型实例的试验图像及分离体飞行轨迹曲线。

E级计算给CFD带来的机遇与挑战

张来平, 邓小刚, 何磊, 李明, 赫新

2016, 34(4): 405-417. doi: 10.7638/kqdlxxb-2014.0118

[摘要](339) PDF(1226)

摘要:
E级（Exascale）计算机有望在2020年前后投入使用，E级计算将给计算科学和科学研究带来革命性的变化。计算流体力学（CFD）作为超大规模计算机应用的重要领域之一，将迎来前所未有的发展机遇，同时也将面临极其严峻的技术挑战。本文对当前国内外超大规模CFD计算的现状进行了概述，探讨了未来CFD的发展趋势，并对E级计算给CFD带来的机遇与挑战进行了分析，最后提出了适应未来E级计算的CFD发展思路与建议。为了实现E级计算的宏伟目标，CFD与计算机科学、应用数学等学科的“协同设计”势在必行。我们期待本文的分析能对我国的高性能计算应用、CFD发展有一定的启示作用。

高超声速轴对称再入机动飞行器气动外形设计与布局研究

朱广生, 刘文伶

2016, 34(3): 327-332. doi: 10.7638/kqdlxxb-2014.0125

[摘要](221) PDF(625)

摘要:
为设计大气层内大范围机动、可实现急速拐弯与下压、终端飞行参数可调的高超声速轴对称再入机动飞行器气动外形,针对总体、控制等相关专业的工程研制需求,在剖析机动飞行法向加速度、机动配平能力和机动距离产生机理的基础上,通过经风洞试验修正过的无粘数值计算方法,得到了锥体与翼身组合体气动特性,分析得出了细长双锥体加四个全动式三角形空气舵是满足较高升力和升阻比、静稳定裕度合理、较高舵面效率和较小负载力矩等高超声速机动飞行要求的最佳气动外形;采用混合水平的正交设计法,得到各外形因素影响机动性能的规律和极差值。据此,开展风洞试验,选择出了满足工程研制总体技术指标要求的最优气动外形,并验证了理论预测的合理性。此外,针对优选出的＋字布局与×字布局两种不同的布局形式,从舵面控制方式、舵面效率、机动性能和航向稳定性等方面进行了分析与比较,得到×字布局在升力、升阻比、舵面控制效率、静稳定裕度等方面均优于＋字布局但工程实现相对复杂的结论。

空中加油系统的多体动力学和CFD仿真

刘钒, 刘刚, 江雄

2016, 34(2): 276-280. doi: 10.7638/kqdlxxb-2016.0003

[摘要](205) PDF(549)

摘要:
介绍了作者基于Fortran程序开发的一个多体动力学求解器。依托多刚体系统理论、基于绝对节点坐标(ANCF)法描述的常质量/变质量索梁单元和计算多体动力学方程组求解技术,该求解器可用于分析飞行器拖曳结构中的索-刚体约束系统的动力学问题。本文基于并行CFD求解器PMB3D的动态重叠网格功能,构建了多体动力学和计算流体力学的非定常耦合计算程序。以软式空中加油系统为例,对真实外形飞行器拖曳系统的气动-动力学特性进行了仿真研究。探讨了战斗机构型进行软式加油对接时产生的气动干扰问题,研究了受油机的接近速度和初始偏移量对对接效果的影响。

关于CFD高精度保真的数值模拟研究

张涵信

2016, 34(1): 1-4. doi: 10.7638/kqdlxxb-2015.0211

[摘要](286) PDF(863)

摘要:
本文由四部分组成。第一部分研究了利用高阶格式、网格、物理模型和高性能计算机求解NS方程时,计算数据的高精度保真性的要求以及高精度保真的指标。第二部分研究了利用大规模计算开展大涡模拟和直接数值模拟存在的问题。第三部分分析了在高雷诺数下NS方程计算方法和网格的关系。最后提出了建立计算数值验证、确认的新方法。

高超声速飞行器跨流域气动力/热预测技术研究

杨彦广, 李明, 李中华, 李绪国, 戴金雯

2016, 34(1): 5-13. doi: 10.7638/kqdlxxb-2015.0149

[摘要](266) PDF(768)

摘要:
分析了跨流域流动特点、工程背景需求、国内外研究现状,针对高超声速飞行器跨流域气动力/热预测存在的主要问题,从粘性干扰参数与克努森数搭接的跨流域模拟准则、微量天平结构优化及测力技术、红外大面积中低量值热流测量技术、流场显示与测量技术和N-S/DSMC自适应紧耦合数值模拟方法等方面,总结了近年来取得的研究进展,并讨论了下一步研究方向。

高机动导弹气动/运动/控制耦合的风洞虚拟飞行试验技术

赵忠良, 吴军强, 李浩, 周为群, 毛代勇, 向光伟

2016, 34(1): 14-19. doi: 10.7638/kqdlxxb-2015.0128

[摘要](202) PDF(588)

摘要:
解决先进飞行器大迎角高机动飞行时的气动/运动非线性耦合问题,需要发展基于非线性理论的风洞试验技术,即风洞虚拟飞行试验技术。该试验能够实现较为逼真的模拟飞行器机动运动过程,气动和运动参数的实时同步测量,以及飞行控制律的集成验证与优化,从而达到探索气动/运动耦合特性和机理的目的。本文介绍了风洞虚拟飞行试验的模拟方法、关键技术及其解决措施,并针对典型导弹模型开展了虚拟飞行验证试验。试验结果表明:目前已经初步具备适用于导弹模型跨声速气动/运动/飞行控制一体化研究的风洞虚拟飞行试验能力。

武器舱气动噪声主动流动控制技术风洞试验研究

宋文成, 李玉军, 冯强

2016, 34(1): 33-39. doi: 10.7638/kqdlxxb-2015.0126

[摘要](155) PDF(505)

摘要:
针对飞机弹舱高强度气动噪声、内埋武器分离安全性等问题,以高速风洞动静态压力测量技术为研究手段,开展了基于脉冲射流激励器(Powered Resonance Tubes, PRTB)的武器舱气动噪声抑制技术试验研究。试验结果表明,试验模型具有典型的开式空腔流动特点,武器舱内部非定常流动引起的声载荷可达到150dB。PIV试验结果研究表明空腔前缘布置主动脉冲射流激励器对剪切层施加激励,会改变武器舱上部剪切层的流动特性,对这种高强度的声载荷起到一定的抑制作用。

离散粗糙元诱发边界层转捩的实验研究

王猛, 衷洪杰, 赵荣奂

2016, 34(1): 47-53,69. doi: 10.7638/kqdlxxb-2015.0102

[摘要](172) PDF(543)

摘要:
针对直升机转子叶片模型表面离散粗糙元诱发边界层转捩问题开展了实验研究,分析不同雷诺数下粗糙元尺寸参数对转捩位置的影响。实验在中航工业气动院直升机转子叶片模拟装置进行,在模型转子叶片表面布置不同尺寸的离散柱状粗糙元,利用红外热像技术探测边界层转捩,并提出一种基于湍流/层流区域面积比的转捩位置判定准则,目的是实现边界层转捩位置自动识别,进而分析粗糙元尺寸参数对转捩位置的影响。实验转速为300至600r/m,对应叶尖切向速度为25~40m/s。实现了对旋转叶片边界层转捩位置的定量测量,通过实验验证,转捩位置判定算法正确可靠,初步得到了不同高度DRE诱发转捩位置与雷诺数之间的关系,随着粗糙元高度的增加,转捩位置逐渐靠前。

机动式再入弹头小滚转气动力风洞试验技术

赵俊波, 梁彬, 付增良, 张石玉, 高清

2016, 34(1): 53-58. doi: 10.7638/kqdlxxb-2015.0037

[摘要](200) PDF(531)

摘要:
基于气浮轴承的自由滚转式小滚转力矩测量系统的风洞试验技术,针对传统的惯性再入武器向再入机动武器发展需求,利用多孔光栅及高灵敏度光电传感器测量带小突起(如边条,小配平翼)的非轴对称模型自由滚转状态下的角速度随时间的变化过程。采用理论验证、最小二乘拟合、动力学仿真计算等方法,建立相应滚转力矩气动力模型进行试验数据处理和分析。风洞试验结果显示,数据大小合理,规律性好,同时可获得试验模型在滚转运动中的滚转气动力随时间的变化曲线,以及任意滚转角位置的小滚转静力矩,能够满足机动式再入弹头小滚转气动力测量试验的发展需求。

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