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流速法测液体黏滞系数装置的设计和研发
1
作者 张绍华 冯有亮 宁长春 《物理与工程》 2025年第2期226-231,293,共7页
为弥补大学物理实验中液体黏滞系数测量的操作难度大、成功率低、可测范围窄等问题,作者利用伯努利方程等理论基础设计并搭建了一款使用流速法测量液体黏滞系数的装置。该装置通过测量待测液体在一定时间内的流速间接测得液体的黏滞系... 为弥补大学物理实验中液体黏滞系数测量的操作难度大、成功率低、可测范围窄等问题,作者利用伯努利方程等理论基础设计并搭建了一款使用流速法测量液体黏滞系数的装置。该装置通过测量待测液体在一定时间内的流速间接测得液体的黏滞系数。通过比较流速法和落球法分别测得的蓖麻油黏滞系数,还有流速法测得的酱油以及纯净水的黏滞系数和标准黏滞系数,我们认为流速法实验过程操作更简单,数据更可靠,可测范围更广泛。该研究丰富了测量液体黏滞系数的方法。 展开更多
关键词 流速法 液体黏滞系数 伯努利公式 层流 雷诺系数 落球法
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聚四氟乙烯波纹管的绝对粗糙度及沿程阻力系数研究
2
作者 谢增 闵兴明 王晨 《工程与试验》 2025年第2期22-24,62,共4页
本文开展了AC313A型直升机的发动机供油系统流阻试验,将试验结果与不同计算公式的计算结果进行比较,确定了适用于聚四氟乙烯(PTFE)波纹管沿程阻力系数的计算公式,进而通过试验数据推算出了PTFE波纹管的内壁绝对粗糙度。研究结果为使用P... 本文开展了AC313A型直升机的发动机供油系统流阻试验,将试验结果与不同计算公式的计算结果进行比较,确定了适用于聚四氟乙烯(PTFE)波纹管沿程阻力系数的计算公式,进而通过试验数据推算出了PTFE波纹管的内壁绝对粗糙度。研究结果为使用PTFE波纹管作为发动机供油管路的直升机供油系统压力损失计算提供了方法和依据。 展开更多
关键词 绝对粗糙度 沿程阻力系数 PTFE 压力损失 供油系统
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半无限平面边界障碍物绕流问题
3
作者 李娜 刘官厅 《内蒙古师范大学学报(自然科学版)》 2025年第5期506-513,共8页
对无穷远处来流的无粘性不可压缩流体,平行绕过半无限平面边界障碍物时,障碍物附近的流动情况进行研究。利用Schwarz-Christoffel变换和复变函数理论,得到半无限平面边界障碍物绕流的复势函数,进一步求解半无限平面边界障碍物绕流的速... 对无穷远处来流的无粘性不可压缩流体,平行绕过半无限平面边界障碍物时,障碍物附近的流动情况进行研究。利用Schwarz-Christoffel变换和复变函数理论,得到半无限平面边界障碍物绕流的复势函数,进一步求解半无限平面边界障碍物绕流的速度势函数和流函数。通过数值算例,得到半无限平面边界障碍物绕流的流线图、等势线和压强系数图,分析障碍物表面流体的速度和压强分布情况。 展开更多
关键词 障碍物绕流 Schwarz-Christoffel变换 复变函数 势函数 流函数
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质子交换膜燃料电池仿真模型并行计算与优化
4
作者 刘克 郝亮 +2 位作者 耿珺 陈洵 陆维 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第11期1754-1762,共9页
为实现质子交换膜燃料电池与电堆的高效和高精度仿真,基于Fluent求解器开发一套三维耦合一维的混合维度仿真程序,深入分析Fluent内置的global summations宏PRF_GRSUM对燃料电池仿真程序并行求解效率的影响,并基于混合维度模型的数据耦... 为实现质子交换膜燃料电池与电堆的高效和高精度仿真,基于Fluent求解器开发一套三维耦合一维的混合维度仿真程序,深入分析Fluent内置的global summations宏PRF_GRSUM对燃料电池仿真程序并行求解效率的影响,并基于混合维度模型的数据耦合特性,提出数据压缩同步法和数据筛选标记法两种新的并行策略.另外,详细阐述了3种数据交换方法的原理和流程,并通过简化模型测试其对程序求解效率的影响,结果表明采用数据筛选标记法相比PRF_GRSUM宏方法,计算包含百节电池的燃料电池堆的加速比达到112.5倍. 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 并行计算 混合维度模型 数据筛选标记法
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喷嘴结构内流场数值模拟研究 被引量：4
5
作者 钟伟 王莉华 杨帆 《力学季刊》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期531-542,共12页
提升雾化喷嘴出口流量可以提高液体出口速度,从而获得更细小的雾滴,增强雾化效果.为了抑制空化效应,获得更大的出口流量,本文通过建立喷嘴内流场的数值模型,对内流场速度、液相体积分数以及湍动能分布等流场信息进行分析.针对空化的产... 提升雾化喷嘴出口流量可以提高液体出口速度,从而获得更细小的雾滴,增强雾化效果.为了抑制空化效应,获得更大的出口流量,本文通过建立喷嘴内流场的数值模型,对内流场速度、液相体积分数以及湍动能分布等流场信息进行分析.针对空化的产生机理,提出多种改进喷嘴结构的方案:减小喷嘴长度、增加喷嘴倒角和降低壁面粗糙度,有效降低了空化效应,显著增大了喷嘴的出口流量,改善了雾化效果,为喷嘴结构的优化提供了参考. 展开更多
关键词 仿真 空化 喷嘴结构 流量 Mixture模型
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空穴效应下泡沫金属复合相变材料热性能数值模拟 被引量：2
6
作者 潘涵婷 许多 +1 位作者 徐洪涛 罗祝清 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2024年第1期85-96,共12页
在三维泡沫金属复合相变材料(PCM)基础上,构建了随机分布空穴模型,采用多松弛时间格子Boltzmann方法,从孔隙尺度分析了不同空穴体积分数、分布位置及泡沫金属与PCM导热系数比下的空穴效应.结果表明,随着空穴体积分数的增加,减缓了复合PC... 在三维泡沫金属复合相变材料(PCM)基础上,构建了随机分布空穴模型,采用多松弛时间格子Boltzmann方法,从孔隙尺度分析了不同空穴体积分数、分布位置及泡沫金属与PCM导热系数比下的空穴效应.结果表明,随着空穴体积分数的增加,减缓了复合PCM的传热速度,并降低了潜热储能的能力.在Fourier数Fo=0.7时刻下,当空穴体积分数分别为2.4%,7.6%和11.7%时,相较于无空穴情况下的储热量分别减少了3.2%,9.0%和13.0%.当体积分数为3%的空穴集中在热壁面侧时,其对复合PCM熔化过程的阻碍作用最显著,此时空穴层相当于绝热层,使复合PCM的整体熔化时间延长了6.1%.为削弱空穴效应,可选择导热系数比超过100的泡沫金属骨架来提高其在传热中的主导作用. 展开更多
关键词 相变 泡沫金属 空穴 熔化 格子BOLTZMANN方法
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数值耗散对压气机流动分离涡模拟的影响研究
7
作者 田铖 江思雅 符松 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期145-152,共8页
分离涡模拟DES是压气机流动模拟中常用的高保真湍流模式。为了使DES准确解析湍流,数值耗散必须限制在合理范围内。然而,当前的压气机流动DES类研究工作中仍然普遍采用高耗散的迎风格式。本文首先基于DES类方法计算的各向同性衰减湍流结... 分离涡模拟DES是压气机流动模拟中常用的高保真湍流模式。为了使DES准确解析湍流,数值耗散必须限制在合理范围内。然而,当前的压气机流动DES类研究工作中仍然普遍采用高耗散的迎风格式。本文首先基于DES类方法计算的各向同性衰减湍流结果,定量比较了多种不同数值格式的耗散,证实了高耗散迎风格式严重低估中高波数湍流能量。高阶重构格式可以一定程度上改善该问题,但能量耗散仍然过高。本文在高阶重构的基础上,进一步引入自适应耗散函数修改Riemann求解器,构造了自适应耗散格式。该格式在全波数范围都能准确地预测湍流能谱。将该格式配合DES类方法模拟跨声速离心压气机流动,其预测的压比相比于三阶迎风格式,更加接近实验结果。此外,自适应耗散格式显著提高了中小尺度流动结构的分辨率。分析表明,在使用DES类方法模拟压气机流动时,有必要采用数值耗散较低的离散格式,以准确预测压气机总体性能和流动结构。本文构造的自适应耗散格式是一种良好选择。 展开更多
关键词 压气机 分离涡模拟DES 数值耗散 迎风格式 自适应耗散格式
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基于多任务图神经网络的非定常流体预测
8
作者 周恒安 成乐 +2 位作者 施克权 欧洺余 朱宏娜 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第27期11733-11740,共8页
在高维非线性流体模拟中,传统计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)求解器存在计算成本与难度较高的局限性。为提高计算效率,提出一种结合多任务学习与图神经网络的流体模拟方法,旨在高效、快速预测非定常流体动力过程。首... 在高维非线性流体模拟中,传统计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)求解器存在计算成本与难度较高的局限性。为提高计算效率,提出一种结合多任务学习与图神经网络的流体模拟方法,旨在高效、快速预测非定常流体动力过程。首先采用非结构化网格对流体计算域的空间分布建模,结合图神经网络提取其多维度空间特征,并通过消息传递机制的聚合更新特性来模拟流体的时空变化规律。考虑流体中不同物理场参数之间存在相关性,采用多任务学习策略对多个物理场参数并行学习和预测,以提高模型的准确性与泛化性。构建数据集并开展验证,对比了不同图神经网络的预测精度,结果表明,相较于图卷积神经网络,本文提出的模型表现出更好的预测性能。预测100步时,均方误差降低了7.2%,预测200步时相对下降29.9%。本文方法在计算效率上也有显著提升,与常规CFD求解器相比,预测速度提升了一到两个数量级,为实时预测提供支撑。 展开更多
关键词 图神经网络 多任务学习 深度学习 非定常流体 流体模拟
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基于机器学习的矩形腔内Stokes流场预测
9
作者 吴桂群 钟家铭 +3 位作者 邓辅秦 曾志强 洪智勇 徐百平 《机电工程技术》 2024年第9期117-120,139,共5页
熔体输送过程发生在单螺杆挤出机均化段,涉及压力建立和混合机理。流体流动可简化为矩形腔内高黏度流体上盖拖动的流动问题,因此,速度场的精确求解非常重要。目前,流场求解多采用传统的数值模拟方法和可视化实验测试方法完成,所需的时... 熔体输送过程发生在单螺杆挤出机均化段,涉及压力建立和混合机理。流体流动可简化为矩形腔内高黏度流体上盖拖动的流动问题,因此,速度场的精确求解非常重要。目前,流场求解多采用传统的数值模拟方法和可视化实验测试方法完成,所需的时间成本高。基于涡量-速度方法,通过数值模拟方法获得矩形腔内高黏度牛顿流体流场,抽取局部速度场作为数据集,尝试一种全新的从局部推测全局的流场预测方法。训练集、验证集和测试集的比例为1∶1∶8,使用机器学习方法,基于Tensor Flow建立多输入、多输出的6层人工神经网络模型,对腔体内全局速度场进行拓展预测研究。结果表明,在仅用10%训练数据的情况下,人工神经网络模型也能得到较精准的全局速度场预测结果。对比数值模拟全局数据,水平方向速度及垂直方向速度的MSE、L_(2)相对误差均达到了较小的范围,并且R_(2)均达到了0.99,证实了该方法的可行性与可靠性。所做工作为今后采集局部流场数据开展全局流场预测提供依据,也为采用神经网络模型实现挤出机内全局速度场插值进而开展流体运动数值模拟追踪提供了新思路。 展开更多
关键词 STOKES流 矩形腔 人工神经网络 机器学习 数值模拟
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基于等离子体激励的圆柱绕流控制实验研究 被引量：26
10
作者 苏长兵 宋慧敏 +3 位作者 李应红 张朴 吴云 梁华 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期45-48,共4页
为验证低雷诺数条件下,采用大气压等离子体流动控制技术进行圆柱绕流控制的有效性,设计了圆柱绕流实验系统,并开展了圆柱绕流实验研究。实验研究表明,在雷诺数为1.35×104和1.90×104的条件下,等离子体激励器产生的流动扰动,能... 为验证低雷诺数条件下,采用大气压等离子体流动控制技术进行圆柱绕流控制的有效性,设计了圆柱绕流实验系统,并开展了圆柱绕流实验研究。实验研究表明,在雷诺数为1.35×104和1.90×104的条件下,等离子体激励器产生的流动扰动,能够有效控制圆柱体绕流的流动分离,并显著改善分离流场,增涡、减涡效果明显。实验结果表明,大气压等离子体流动控制技术是钝体绕流流动特性控制的一种有效手段。 展开更多
关键词 等离子体 圆柱体 流动分离 流动控制
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等离子体气动激励诱导空气流动的PIV研究 被引量：11
11
作者 梁华 李应红 +2 位作者 宋慧敏 贾敏 吴云 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期22-25,36,共5页
为了揭示等离子体气动激励与边界层相互作用的物理机制,作者进行了等离子体气动激励诱导空气流动的PIV研究。实验结果表明:毫秒、微秒等离子体气动激励诱导空气流动以'启动涡'和'壁面射流'的形式出现;当激励电压为12kV... 为了揭示等离子体气动激励与边界层相互作用的物理机制,作者进行了等离子体气动激励诱导空气流动的PIV研究。实验结果表明:毫秒、微秒等离子体气动激励诱导空气流动以'启动涡'和'壁面射流'的形式出现;当激励电压为12kV时,最大诱导速度约为3m/s;激励电压越大,'启动涡'和'壁面射流'的强度越大;脉冲激励的作用强度和作用范围要强于定常激励。该结论为提高等离子体流动控制的作用能力提供了指导。 展开更多
关键词 介质阻挡放电 流动控制 等离子体气动激励 粒子图像测速 诱导流动
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涡判据在孔腔涡旋流动拓扑结构分析中的应用 被引量：23
12
作者 胡子俊 张楠 +1 位作者 姚惠之 杨子轩 《船舶力学》 EI 北大核心 2012年第8期839-846,共8页
涡作为一种经典的流动现象目前仍没有严格的数学定义,涡判据是人们识别涡的重要途径。文章对涡的各种判据及其物理意义进行了调研和总结,并将目前较为常用的Q判据和λ2判据应用于二维和三维孔腔流动中涡的识别,并对其拓扑结构进行了分析... 涡作为一种经典的流动现象目前仍没有严格的数学定义,涡判据是人们识别涡的重要途径。文章对涡的各种判据及其物理意义进行了调研和总结,并将目前较为常用的Q判据和λ2判据应用于二维和三维孔腔流动中涡的识别,并对其拓扑结构进行了分析,得到了有意义的结果。 展开更多
关键词 涡判据 涡旋 拓扑结构 孔腔
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水下射弹典型空化器的超空泡形态特性分析 被引量：13
13
作者 易文俊 王中原 +2 位作者 熊天红 周卫平 钱吉胜 《弹道学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期103-106,共4页
基于均匀多相流假设,建立了水下射弹自然超空泡流动的多相流CFD模型,研究了圆锥和圆盘2种头形空化器的超空泡形态特性,分析了空化数、头形、半锥角、空化器直径等对超空泡形态特性的影响,圆盘空化器有利于水下射弹形成超空泡流.在此基础... 基于均匀多相流假设,建立了水下射弹自然超空泡流动的多相流CFD模型,研究了圆锥和圆盘2种头形空化器的超空泡形态特性,分析了空化数、头形、半锥角、空化器直径等对超空泡形态特性的影响,圆盘空化器有利于水下射弹形成超空泡流.在此基础上,通过FLUENT软件的自定义函数将边界条件的来流速度转化为时间的函数,数值模拟了圆盘空化器水下射弹的空泡流发展过程,分析了射弹在水下运行过程中空泡形态的变化特性.结果表明,射弹在水下航行中,表面形成的超空泡长径比很大,随着空化数的增加,超空泡流迅速衰减. 展开更多
关键词 射弹 空化器 超空泡 空化数
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带尾翼水下自然超空泡射弹数值模拟研究 被引量：8
14
作者 张木 易文俊 +2 位作者 谭俊杰 陈志华 蔡晓伟 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期161-165,172,共6页
基于Navier-Stokes方程,考虑气液间相变,采用大涡模拟湍流模型,PISO算法及VOF方法,利用自行开发的程序对绕三维带尾翼水下自然超空泡射弹的非定常空泡流动进行了数值模拟研究。通过计算结果得到超空泡从射弹头部初生至完全包裹弹身的形... 基于Navier-Stokes方程,考虑气液间相变,采用大涡模拟湍流模型,PISO算法及VOF方法,利用自行开发的程序对绕三维带尾翼水下自然超空泡射弹的非定常空泡流动进行了数值模拟研究。通过计算结果得到超空泡从射弹头部初生至完全包裹弹身的形成过程。在此基础上,计算不同攻角条件下的超空泡形态,并给出射弹表面空泡厚度分布曲线,分析不同攻角对超空泡形态特性的影响规律,以及在零攻角条件下,分析尾翼对空泡形态的影响。另外计算不同空化数条件下的超空泡无量纲长度和厚度,将计算结果与实验数据进行对比,两者吻合较好。研究结果为进一步研究水下高速射弹的水动力特性和弹道特性问题提供理论基础。 展开更多
关键词 超空化 LES VOF 尾翼射弹 非定常流动
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回转体空泡流特性研究 被引量：29
15
作者 傅慧萍 鲁传敬 吴磊 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2005年第1期84-89,共6页
利用CFD商业软件Fluent6.0中的基于Rayleigh Plesset方程的单一介质可变密度混合模型进行了回转体空泡流特性研究。首先采用二维轴对称求解器进行了不同头体的空泡几何特性研究,及局部空泡阻力特性分析,探索了空泡减阻的机理。然后采用... 利用CFD商业软件Fluent6.0中的基于Rayleigh Plesset方程的单一介质可变密度混合模型进行了回转体空泡流特性研究。首先采用二维轴对称求解器进行了不同头体的空泡几何特性研究,及局部空泡阻力特性分析,探索了空泡减阻的机理。然后采用三维求解器进行了非零攻角空泡流及超空泡数值模拟。给出了较易产生空泡的头型,与实验结果符合得较好;得到了零攻角和非零攻角情况下的双空泡及超空泡形态。 展开更多
关键词 空泡流 数值模拟 阻力特性 空泡形态
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反向与同向双旋流器流场的试验研究 被引量：25
16
作者 林宇震 刘高恩 王华芳 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第4期423-425,共3页
运用已经校准的五孔探针测定双旋流空气雾化喷嘴中同向和反向旋转的双旋流器产生的流场。实验表明，反向旋转的双旋流器产生的流场与同向旋转的双旋流器产生的流场比较起来，有以下一些特点：反向旋转时旋转射流的切向速度及轴向速度沿... 运用已经校准的五孔探针测定双旋流空气雾化喷嘴中同向和反向旋转的双旋流器产生的流场。实验表明，反向旋转的双旋流器产生的流场与同向旋转的双旋流器产生的流场比较起来，有以下一些特点：反向旋转时旋转射流的切向速度及轴向速度沿轴线的衰减比同向旋转时快，反向旋转时产生的回流区比同向旋转时产生的回流区直径要小，长度要短。 展开更多
关键词 流场 雾化 旋涡旋流器 航空发动机
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水下高速射弹超空泡减阻特性研究 被引量：12
17
作者 易文俊 王中原 +1 位作者 熊天红 周卫平 《弹道学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期1-4,共4页
基于Rayleigh-Plesset单一介质可变密度混合多相流模型,利用Fluent6.2对带圆盘空化器射弹的阻力特性进行了数值研究.计算了圆盘空化器射弹的空泡形态,分析了空化器直径、空化数、射弹长径比、超空泡形态对射弹超空泡减阻特性的影响,计... 基于Rayleigh-Plesset单一介质可变密度混合多相流模型,利用Fluent6.2对带圆盘空化器射弹的阻力特性进行了数值研究.计算了圆盘空化器射弹的空泡形态,分析了空化器直径、空化数、射弹长径比、超空泡形态对射弹超空泡减阻特性的影响,计算了高速射弹的自然超空泡减阻率.结果表明,空化数变化对射弹的阻力特性影响不大;头部空化器直径对射弹阻力系数影响明显;在超空泡状态下,增大射弹长径比,射弹阻力系数减小;高速射弹的超空泡减阻率可达95%以上. 展开更多
关键词 高速射弹 减阻 超空泡 空化器 空化数
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船舶进气系统进气特性的非定常研究 被引量：10
18
作者 孙鹏 于洋 +2 位作者 钟兢军 王建华 胡政 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期577-580,共4页
本文采用三维非定常数值模拟的方法,对某船舶进气系统整体气路进行求解。研究中考虑进气室冷却进气系统、燃烧进气系统、进气蜗壳等结构,以及百叶窗、空气净化装置、消音器等结构的阻力影响,并在定常条件下验证了阻力模拟的准确性。随后... 本文采用三维非定常数值模拟的方法,对某船舶进气系统整体气路进行求解。研究中考虑进气室冷却进气系统、燃烧进气系统、进气蜗壳等结构,以及百叶窗、空气净化装置、消音器等结构的阻力影响,并在定常条件下验证了阻力模拟的准确性。随后,重点研究了外界条件变化对前后进气室压差及蜗壳出口流场的影响,得出了前后压差随测点位置和外界条件的变化规律。 展开更多
关键词 数值模拟 进气系统 非定常 压差
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小攻角下水下高速射弹的空泡形态特性 被引量：8
19
作者 易文俊 李月洁 +2 位作者 王中原 熊天红 钱吉胜 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期464-467,共4页
基于流体计算软件Fluent,在小攻角小空泡数下对高速射弹形成自然超空泡的空泡形态特性进行了数值仿真研究。采用二维求解器计算了某口径高速射弹超空泡流形态,并与SCAV软件计算结果进行了比较分析,二者吻合较好,验证了计算模型与参数选... 基于流体计算软件Fluent,在小攻角小空泡数下对高速射弹形成自然超空泡的空泡形态特性进行了数值仿真研究。采用二维求解器计算了某口径高速射弹超空泡流形态,并与SCAV软件计算结果进行了比较分析,二者吻合较好,验证了计算模型与参数选择的正确性;采用三维求解器对非零攻角下高速射弹的超空泡流动特性进行了模拟,给出了射弹的超空泡轮廓和射弹表面的空泡厚度分布曲线,分析了小攻角对高速射弹空泡形态特性的影响规律,攻角严重影响超空泡的对称性。研究结果为进一步研究水下高速射弹的水动力特性和弹道特性等问题提供了理论基础。 展开更多
关键词 超高速射弹 超空泡 空泡形态 攻角
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磁浮高速会车压力波和列车风的实测研究 被引量：22
20
作者 李明水 雷波 +2 位作者 林国斌 毕海权 王凤鸣 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期209-212,共4页
会车压力波是影响高速磁浮列车快速、安全和舒适运行的一个重要空气动力学问题。为进一步评估车辆设计,于2003年11月对上海磁悬浮列车在5.1m线间距下的高速会车压力载荷进行了测量,得到了通过列车以400km/h^500km/h的速度运行时引起的... 会车压力波是影响高速磁浮列车快速、安全和舒适运行的一个重要空气动力学问题。为进一步评估车辆设计,于2003年11月对上海磁悬浮列车在5.1m线间距下的高速会车压力载荷进行了测量,得到了通过列车以400km/h^500km/h的速度运行时引起的会车压力波的大小,同时测量了距离列车侧面0.5m和1.3m处列车风的大小。 展开更多
关键词 磁浮列车 会车压力波 列车风 实车试验
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