摘要：To understand fundamental problems in hypersonic laminar-turbulent boundary layer transition for three-dimensional complex vehicles,a new standard model with typical lifting-body features has been proposed,named as hypersonic transition research vehicle(HyTRV).The configuration of HyTRV is fully analytical,and details of the design process are discussed in this *** transition characteristics for HyTRV are investigated using three combined methods,i.e.,theoretical analyses,numerical simulations,and wind tunnel *** show that the fully analytic parameterization design of HyTRV can satisfy the model simplification requirements from both numerical simulations and wind tunnel ***,the flow field of HyTRV reveals typical transition mechanisms in six relatively separated regions,including the streamwise vortex instability,crossflow instability,secondary instability,and attachment-line ***,the proposed HyTRV model is valuable for fundamental researches in hypersonic boundary layer transition.

摘要：主动流动控制技术是21世纪最具发展潜力的航空航天技术之一,未来可以作为飞行器设计的一个新自由度.将主动流动控制技术应用于翼型流动分离控制,在基础研究与应用研究方面具有重要意义.鉴于周期性激励的能量效率高、应用方便,本文对周期性激励控制翼型流动分离的研究进行综述,介绍了评估参数,讨论了激励频率、强度、施加位置和雷诺数的影响.接着介绍了文献中提出的三个值得注意的方面:一是能量效率评估标准,可以指导对激励器和控制策略的选择;二是声学激励模态,在高频激励下发现扰动以声波为主,可能使流动分离恶化;三是阻力异常现象,在某种条件下发现有激励时形阻大于总阻的情况.最后梳理了下一步研究的重点方向.本文可为采用周期性激励进行流动分离控制提供参考.

摘要：边界层转捩会使高超声速飞行器壁面摩阻和热流显著增加,因此在高超声速飞行器设计过程中往往占据重要地位.针对高超声速飞行器多模态转捩控制问题,提出了微槽道(1 mm)与边界层吸气的组合控制方法,并通过直接数值模拟和线性稳定性理论研究了Ma=4.5平板边界层的稳定性及组合控制效果.边界层在无控状态时,同时存在失稳的第一、二模态波,且二维第二模态波最不稳定;单纯施加微槽道控制时,边界层第二模态波会被抑制但第一模态波会被略微激发.对比而言,采用“微槽-吸气”组合控制后,不仅增强了对第二模态波的抑制效果,而且减弱了第一模态波的激发程度;同时随着吸气强度的增加,第二模态波不稳定区域明显收缩、频率显著增高,而第一模态波则变化不明显.相较于单纯的微槽道,吸气增强了“微槽吸收”与“声波散射”作用,因此中等吸气强度下该组合控制方法对第一和第二模态波的增长率分别实现了12.63%和28.02%的抑制效果.以上结果表明“微槽-吸气”组合控制手段具有适用宽频、布置区域灵活的优点,展现出了一定的多模态控制效果.

摘要：高超声速飞行器防热材料在气动载荷下发生机械剥蚀,进而影响绕流流态、气动性能、热载荷等,相关颗粒剥离动力学是高超声速热防护系统设计及防热材料体系评价中的共性基础性科学问题.研究通过近壁流动量纲分析,将烧蚀颗粒剥离过程模化为单个圆球惯性烧蚀颗粒在Couette流动中的动力学问题,并采用颗粒解析的直接数值模拟方法开展数值研究,获得了烧蚀颗粒关键特征参量对颗粒输运动力学的影响规律.研究发现,随着颗粒/流体密度比ρ_(r)越大,颗粒惯性St越大,则颗粒水平和法向输运速度均减小;随着颗粒粒径d_(p)越大,颗粒惯性St越大,则颗粒水平输运速度减小,但是,法向输运速度和位移均因大颗粒受到更大的Saffman升力而增大.此外,烧蚀颗粒法向位移远小于水平位移,颗粒以水平输运为主.本研究最终建立了颗粒启动速度归一化表达式,发现归一化颗粒启动速度是颗粒和流体惯性的函数,即颗粒水平输运速度等于流体微团或中性浮力颗粒的速度减去惯性修正项.研究结果为烧蚀颗粒调制边界层作用机理研究提供支撑.

摘要：凹腔广泛存在于航空航天飞行器表面,如部件安装缝隙、高温烧蚀剥离等,对边界层转捩过程具有重要影响,是飞行器气动设计需要重点考虑的因素之一。为了探究不同尺度凹腔对边界层扰动波的影响规律,本文在固定来流条件下针对不同尺度的壁面凹腔,采用线性稳定性分析和高精度直接数值模拟,研究了高超声速(Ma=5.92)和超声速(Ma=1.38)边界层内扰动波经过凹腔的演化过程。结果表明:凹腔内部存在较强的回流区,其涡结构随着凹腔尺寸的增大变得复杂。对于高超声速流动,当凹腔位于快慢模态同步点上游时会促进扰动波发展,而位于同步点附近或下游时则起到抑制作用,且当凹腔位于同步点位置时抑制效果最佳;增加凹腔尺度(宽度或深度)会强化其对扰动波的控制效果。对于超声速流动,在不稳定区间范围内凹腔总是促进扰动波增长,并且随着凹腔尺度的增加促进效果增强。当凹腔尺度超过临界值后,凹腔内流动会发生自激振荡,进而给下游边界层引入新的扰动源,促进转捩的发生。本文研究结果对飞行器表面气动设计与热防护提供了重要参考。

摘要：高超声速转捩研究飞行器(HyTRV)是为研究三维复杂外形的边界层转捩问题而设计的一款具备真实飞行器典型特征的升力体标模。为支撑更加全面系统的理论分析、数值模拟、风洞试验和飞行试验研究,采用高精度数值模拟方法、线性稳定性理论(LST)和eN方法对HyTRV标模的典型流动特征和边界层失稳特征进行了分析。研究表明,HyTRV展现出多个相对独立的横流区域和多个流向涡结构;HyTRV的边界层存在横流失稳模态、第二模态、附着线失稳模态等常见模态。横流失稳模态出现在周向高低压区之间的横流区域,能够主导转捩发生;横流区域同时也存在第二模态,其N值普遍比横流失稳模态小;附着线失稳模态呈现出第二模态特性,且频率非常高。还研究了攻角和单位雷诺数的影响。结果表明,随着攻角增加,标模下表面中心线的流向涡结构逐渐消失,横流雷诺数逐渐减小;上表面流向涡结构逐渐从腰部移向顶端,并出现新的流向涡结构。增加攻角,所有失稳模态的N值总体上逐渐减小;增加单位雷诺数,N值显著增加。基于研究结果,针对流向涡失稳、横流失稳、第二模态和附着线失稳等给出了研究建议。

摘要：高精度高分辨率数值格式是模拟高速含激波复杂流动最有效的计算方法之一,而其中对于激波等间断结构的捕捉和辨识,是设计鲁棒的高精度高分辨率数值格式的关键问题之一。借助先验的数理知识及人工神经网络(artificial neural network,ANN)方法,构造了一种改进型内嵌“特征压缩”机制的智能间断指示器,以提高高精度格式框架下间断捕捉的精准度。该间断指示器模型是通过借助先验的数学物理知识进行预建模,然后借助数据驱动方法学习模型中的待定参数而得到。这使得间断指示器模型形式简洁,在训练过程中具有小样本依赖的优势,还使训练后的模型具备计算复杂度低、数理可解释等优秀性质,且其一维形式可以自然地推广到高维非结构网格下的方程组中。已证明该间断指示器模型包含两种间断捕捉机制,即基于特征压缩的激波捕捉机制和基于大梯度跳跃的膨胀波起点、接触间断捕捉机制。一系列数值实验结果验证了所构造的间断指示器对于流场不同间断类型的捕捉精准性。

摘要：在优化塑件整体成型方案的基础上,以模具主型芯的先抽芯作为设计主线,设计了电器罩塑件的四点点浇口三板注塑模具结构。模具的开模动作共分四次,第一次用于主型芯的先抽芯,第二次用于塑件与流道废料分离,第三次用于流道废料脱模,第四次用于模腔打开。模具中,设计了五个抽芯机构,包括一个主型芯先抽芯机构,四个侧面滑块抽芯机构;四个滑块机构结构形式相同,其中有两个带延时抽芯构件。主型芯顶部成型件由两组互锁式镶件组合而成,在动模板上的活动定位由具有正负锁紧斜面的主型芯压板实现。两个带延时抽芯滑块中,通过在滑块驱动T型块上开设延时平面来获得滑块上弹扣型针的延时抽芯,能较好地保证塑件的无损成型。模具中滑块底部摩擦片、滑块导向轨道块、复位杆挡圈孔等的设计,构思精细,巧妙实用,为同类塑件模具结构优化设计提供了有益借鉴。

摘要：介绍了面向深空探测的仿生机器人的仿生原理、构型特征、性能参数等研究情况;对比分析了不同类型仿生结构的优缺点,例如躯体扭动型机器人运动自由度大但控制难度高、成熟度低,而支腿爬行型机器人结构刚度大但运动形式单一;提出了仿生机器人在深空着陆探测任务中涉及的仿生设计、材料科学、自主性控制等关键技术。在后续研究中,应重点关注能源管理、环境适应性设计等方面。上述研究结果,可为深空探测仿生机器人发展提供参考。

摘要：找出系统用能的薄弱环节和造成低效率的原因,会对炼铜工业的发展造成深远的影响。本文针对富氧底吹铜熔池熔炼炉的结构特征,从热力学角度出发,依据富氧底吹铜熔池熔炼炉的冶金计算模型,结合实际的生产数据,选择富氧率、铜锍温度、烟气温度、炉渣温度、精矿种类为影响因素,基于均匀设计法,对影响富氧底吹铜熔池熔炼炉生产过程?效率的主要工艺参数进行回归分析,结果表明:在保证炉料间化学反应充分完全的条件下,富氧率和炉渣温度之间存在明显交互作用,随着富氧率或烟气温度减小,炉渣温度或铜锍温度增加,精矿品位增高,则富氧底吹铜熔池熔炼炉?效率增加,为整个富氧底吹铜熔池熔炼炉熔炼过程的节能降耗提供有利基础,并为智能集成决策提供了重要优化理论基础。