摘要：爆轰推进系统具有热循环效率高和燃烧速率快等优点,逐渐展露出将取代传统动力技术的趋势,在高超声速飞行器推进领域中具有广阔应用前景.对推进系统而言,气流总压损失需要尽可能小,从全解域出发研究斜爆轰波总压特性有利于在爆轰推进系统的概念设计阶段控制总压损失量值.文章关注于已经形成稳定的斜爆轰波面,将斜爆轰波视为有瞬时能量添加的斜激波,利用极曲线方法研究斜爆轰波总压损失问题.以波前法向马赫数作为爆轰波强度表征量,推导出斜爆轰波强度关系式,发现绝热斜激波强度最弱关系式同样适用于斜爆轰波.借用激波图解法,证明了斜爆轰波最小总压损失特性仍然存在,并进一步揭示了最小总压损失线会随着添加能量的增大而向更大的爆轰角偏移,而原本对称的总压损失规律被打破.此外,还获得了增加能量大小和诱导爆轰楔面角度对最小总压损失的影响规律,发现当获得的能量越多而楔面角度越小时斜爆轰波总压损失极值点越容易向更大的爆轰角偏移.最后,根据斜爆轰波总压特性,提出了一种可提高发动机总压理论上限的简化设计思路,斜爆轰波总压规律可为斜爆轰发动机的概念设计提供参考.

摘要：采用边界层理论与斜激波/膨胀波精确算法,建立一种结合Eckert参考温度法和Illingworth-Stewartson变换法优势的边界层权重算法,用于研究超声速黏性楔面边界层位移厚度对斜激波极值规律的影响。分别应用层流NavierStokes方程和湍流Navier-Stokes方程的CFD解算器对边界层新模型进行了算例精度评估。在来流马赫数为1.2~2.4和楔面角为3°~20°的范围内,压强比的相对误差小于0.1%。计入层流与湍流边界层影响的理论模型研究表明,边界层影响使得最优马赫数增加;对于层流边界层,最优马赫数增量约为0.001 5~0.003 3;对于湍流边界层,最优马赫数增量约为0.002 8~0.006 1。

摘要：根据完整桨叶模型数值计算结果结合动量理论发展出一种新的激励盘模型完成对螺旋桨滑流的数值模拟。使用完整桨叶模型模拟螺旋桨滑流真实流场,计算出螺旋桨滑流流场的各个流动参数。由完整桨叶模型计算结果得出桨盘前后不同位置压差,拟合出满足条件的桨盘压差曲线。将所得压差曲线用于激励盘模型中,完成激励盘模型对螺旋桨滑流流场流动特征的数值模拟方法的研究。计算结果表明,文中所建立的激励盘模型能够模拟出螺旋桨滑流的主要流场特征。

摘要：通过风洞实验和数值模拟方法研究了相关几何参数对等离子体协同射流翼型绕流特性与气动力特性的影响,并对流动控制机制进行了阐述。设计了不同高度的腔道,研究了等离子体激励下腔道出口的流量与射流速度的变化规律,最终选取4 mm腔道高度为最优参数,设计了以NACA0025为基准翼型的等离子体协同射流翼型。通过数值模拟研究了等离子体协同射流翼型的升/阻力特性,并对比了前缘吹气与协同射流控制的不同控制效果。研究结果表明,Re=68000、峰-峰值电压13 kV、载波频率8 kHz条件下,相对基准翼型,等离子体协同射流翼型将失速迎角从8°提高到了14°,最大升力系数增加了181%。等离子体协同射流翼型的阻力随迎角增大持续减小,在10°迎角之前其阻力大于基准翼型,随后小于基准翼型,升阻比呈现出与阻力相同的变化特性,10°迎角之后全面优于基准翼型。原因是后缘腔道处在较小迎角下产生了正阻力,而随着迎角的增大,其当地阻力变为负值。对比前缘吹气和协同射流控制,翼型失速迎角分别为12°和16°,这是因为协同射流翼型通过前缘吹气效应可以在当地集中注入动量,其后缘吸气可以减小低能量的分离区域,形成较大的环量增量。

摘要：发展了一种考虑地面效应和螺旋桨滑流的超低空螺旋桨飞机流场的高效计算方法。利用非结构网格技术生成螺旋桨飞机含地面效应的空间网格,基于代数方法实现了不同地面高度下近地面层状等高三棱柱网格的拓展,保证了网格的生成效率。通过在螺旋桨旋转平面建立滑流边界条件,利用数值方法求解可压缩Euler方程得到流场,避免了精确模拟螺旋桨高速旋转计算量大的问题,大大提高了计算效率。分别研究了地面效应和螺旋桨滑流对气动力的影响,给出了气动性能参数的变化规律,并与实验值进行了比较。结果表明:该文计算方法是可行的并具有较高精度,可为螺旋桨飞机的设计提供技术支持。

摘要：阵风响应分析是大型飞机设计过程中必不可少的环节,现有的阵风响应分析主要采用基于线化升力面理论的气动力模型,不能考虑到各种非线性效应,不适合于跨音速气动弹性的分析.基于CFD技术,采用系统辨识方法,在状态空间内建立了降阶的非定常气动力模型(reduced order model,ROM).耦合结构运动方程、非定常气动力模型(结构运动)、外激阵风的气动力模型,建立了基于CFD技术的阵风响应分析模型.算例研究了某一典型机翼在方波激励下的阵风响应问题,对比了各阶模态位移的响应以及翼根弯矩的响应.基于ROM技术的计算结果与CFD/CSD直接耦合仿真结果吻合,证明了该方法的正确性和精度.

摘要：上游静子叶片的尾迹扰动是下游转子叶片发生强迫响应问题的主要原因,但通常认为不会对颤振特性产生影响。运用CFD技术求解非定常流场,用能量法对典型涡轮风扇NASA Rotor 67进行了气动弹性分析。结果表明:不加进口导流叶片时其叶片最有可能在第二阶模态、60°叶间振动相角的情况下发生颤振;加上IGV(进口导流叶片)后,IGV的尾迹会显著改变转子叶片的颤振特性,当转子叶片的最危险颤振模态频率接近IGV尾迹的扰动频率时,即使单独转子叶片十分稳定,但在尾迹的激励下颤振仍然可能发生;当该频率远离IGV尾迹扰动频率时,尾迹扰动同样会使转子叶片气动阻尼降低。该结果意味着尽管IGV的引入不会明显改变压气机性能,但有可能会对其颤振特性带来明显的负面影响,需要在涡轮机设计中予以考虑。

摘要：在低速增压风洞和跨声速风洞中,变雷诺数试验常用增压来实现。速压变化带来弹性变形的不同,造成伪雷诺数效应,其影响与雷诺数效应在同一量级。数值模拟了F4机翼在某低速增压风洞中的变雷诺数和变迎角试验。研究了其静气弹效应随迎角和风洞试验速压的变化规律。论证了对于风洞试验静气弹变形造成的伪雷诺数效应采用CFD方法修正的可行性。结果表明:对F4这种金属材料的中等展比后掠机翼,沿展向挠度和剖面扭转角等变形参量与迎角呈正相关。但迎角越大,增长幅度越小。随风洞试验速压也是正相关增长,但是等幅线性的。结合CFD技术进行风洞静气弹修正的方法是可行的。未来在如NASA研制的"太阳神"飞机等大展弦比、大柔性飞机的设计和风洞试验修正中将得到广泛应用。

摘要：采用SST两方程湍流模型,通过求解非定常Navier-Stokes(N-S)方程,对T型尾翼风洞实验流场进行了模拟,分析了保护装置对T型尾翼风洞实验流场的影响,研究了保护装置几何外形和保护装置基座后移距离对流场影响。通过对平尾气动力的分析以及对非定常流场的对比,可以得出:采用NACA系列翼型对基座进行气动整流后,基座两侧局部超声速区显著减小,局部激波减弱甚至消失,流场品质得到改善。且采用NACA0010翼型对基座修形后的结果最理想。随着保护装置基座后移距离的增加,平尾气动力均方根值和波动值先是急剧减小,达到0.85倍平均气动弦长后开始有所增大,在2.45～4.05倍平均气动弦长范围基本不再变化,稳定到单独T型尾翼模型相应系数1倍左右。此结论对T型尾翼风洞颤振实验保护装置设计具有一定的指导意义。

摘要：以当地流活塞理论为基础完成超声速/高超声速动导数计算公式推导,发展了一种高效的动导数计算方法。选取1个超声速、2个高超声速动导数算例标模,计算了超声速/高超声速下飞行器动导数变化规律。研究结果表明：BFM超声速流动算例的俯仰组合动导数绝对值随马赫数的增大而减小,计算重心位置后移亦会导致俯仰组合动导数绝对值减小,纵向动稳定性降低;在0°~20°迎角范围内,高超声速流动中的尖锥和钝头旋成体俯仰组合动导数绝对值随迎角的增大而增大,纵向动稳定性增强;所提方法计算时间约为双时间动导数计算方法的1/27。