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海豹胡须柱杆件周围流场与气动噪声特性
1
作者 朱剑月 王亚正 +1 位作者 徐俊起 庞加斌 《同济大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期652-660,共9页
基于海豹胡须能有效抑制涡激振动的特殊结构,数值分析了海豹胡须柱杆件周围流场与气动噪声特性。在声学风洞中进行了气动噪声测试,并与具有相同特征长度的圆柱以及椭圆柱杆件进行对比。结果表明,海豹胡须柱鞍面与节点面交错排列的几何... 基于海豹胡须能有效抑制涡激振动的特殊结构,数值分析了海豹胡须柱杆件周围流场与气动噪声特性。在声学风洞中进行了气动噪声测试,并与具有相同特征长度的圆柱以及椭圆柱杆件进行对比。结果表明,海豹胡须柱鞍面与节点面交错排列的几何结构引发流体三维分离,剪切层之间的相互作用减弱,导致尾迹中没有明显的拟序结构、尾迹稳定性显著提升、几何体表面升力脉动被抑制;海豹胡须柱破坏了圆柱尾流规律性脱落的卡门涡街,抑制了所产生气动噪声的谐频峰值,多数频段内声压级幅值降低。气动噪声风洞测试结果验证了数值模拟的准确性。 展开更多
关键词 海豹胡须柱 气动噪声 流场特性 涡脱落 谱本征正交分解
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大型客机翼尖涡不稳定性及其模态特征研究综述
2
作者 向阳 吴奕铭 +2 位作者 陈炫羽 程泽鹏 刘洪 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第1期62-94,I0002,共34页
翼尖涡是客机尾涡的重要组成部分,不仅会产生诱导阻力影响飞机的经济性,同时还会带来尾迹遭遇问题进而影响到后续飞机的安全性。随着数值模拟和实验技术的提升,对翼尖涡结构特征、动力学特征、不稳定性发展、演变规律等现象和机理的认... 翼尖涡是客机尾涡的重要组成部分,不仅会产生诱导阻力影响飞机的经济性,同时还会带来尾迹遭遇问题进而影响到后续飞机的安全性。随着数值模拟和实验技术的提升,对翼尖涡结构特征、动力学特征、不稳定性发展、演变规律等现象和机理的认知不断加深,并取得了丰富的研究成果。近些年,随着不稳定性理论和模态解析方法的发展,研究者针对翼尖涡的不稳定性及其模态特征开展研究,试图揭示翼尖涡不稳定性演变的规律及机制,并期望能建立一种基于不稳定性的流动策略,从而实现对翼尖涡失稳衰减的最优化控制。本文对飞机翼尖涡不稳定性及其模态特征的研究展开综述,首先介绍翼尖涡的不稳定性特征,然后比较典型模态分析方法的基本原理,进而分析翼尖涡不稳定性及其模态结构特征,最后讨论翼尖涡不稳定性模态分析的研究现状及未来发展趋势。 展开更多
关键词 大型客机 翼尖涡 模态分解 涡不稳定性 流动控制
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串列海豹胡须柱杆件周围流场与气动噪声特性分析
3
作者 朱剑月 季婧雯 +1 位作者 贾青 徐俊起 《振动工程学报》 北大核心 2025年第8期1665-1676,共12页
根据延迟分离涡模型进行流场计算,采用稀疏促进动力学模态和谱本征正交分解方法对尾迹流场进行模态分解,结合声类比方法,分析了雷诺数(Re=6×10^(4)~1.2×10^(5))下串列海豹胡须柱杆件周围流场与气动噪声特性,并与具有相同特征... 根据延迟分离涡模型进行流场计算,采用稀疏促进动力学模态和谱本征正交分解方法对尾迹流场进行模态分解,结合声类比方法,分析了雷诺数(Re=6×10^(4)~1.2×10^(5))下串列海豹胡须柱杆件周围流场与气动噪声特性,并与具有相同特征长度(对应圆柱直径30 mm)的串列圆柱与串列椭圆柱杆件工况进行对比。结果表明:串列类圆柱体下游杆件的升力脉动强于上游杆件,在噪声辐射中占据主要地位;海豹胡须柱鞍面与节点面交错排列的几何结构引发流体三维分离,削弱了流动中剪切层之间的相互作用,尾迹稳定性增强;串列海豹胡须柱破坏了串列圆柱交替涡脱落产生的卡门涡街,流动结构中存在相邻两鞍面产生的反向涡脱落,使部分横向力得到平衡,显著降低升力脉动和涡激振动,有效控制几何体表面非定常脉动力产生的气动噪声;串列海豹胡须柱在多数频段内气动噪声声压级幅值降低,具有较明显的降噪效果。声学风洞测试结果验证了气动噪声数值模拟的准确性。本文工作对类圆柱杆件气动噪声控制具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 噪声控制 串列海豹胡须柱 流场特性 气动噪声 声学风洞测试
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不同侧风条件下超高速行驶车辆的气动特性
4
作者 何永明 赵利元 王繁 《汽车安全与节能学报》 北大核心 2025年第1期77-85,共9页
为了研究车辆气动特性对在公路上超高速(超过120 km/h)行驶安全的影响,该文搭建静态模型与动态模型,模拟车辆的超高速行驶工况,分析车辆在侧风环境下的行驶稳定性。利用汽车风洞实验仿真软件,分析车辆在弯道与直线路段上的受力情况,计... 为了研究车辆气动特性对在公路上超高速(超过120 km/h)行驶安全的影响,该文搭建静态模型与动态模型,模拟车辆的超高速行驶工况,分析车辆在侧风环境下的行驶稳定性。利用汽车风洞实验仿真软件,分析车辆在弯道与直线路段上的受力情况,计算安全车速阈值。根据仿真结果对动态模型进行参数标定,并模拟汽车在侧风影响下的行驶轨迹,建立安全评价模型。结果表明:侧风为4级、6级和8级时,安全行驶车速分别为132、111、81 km/h。因此,环境侧风在5级及以下时,可以保证超高速行驶的安全性。 展开更多
关键词 交通安全 安全行驶速度 超高速行驶 侧风环境 气动力 安全评价模型
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风激钝体挠曲电效应悬臂结构能量收集器阵列优化试验研究
5
作者 骆英 廖兴川 《实验力学》 北大核心 2025年第1期11-20,共10页
针对无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)节点对稳定能量供应的需求,提出了一种基于挠曲电效应的风激钝体悬臂结构驰振风能收集器,并通过数值模拟和风洞试验研究了风能收集器及其阵列的输出电功率特性。结果表明:能量收集阵... 针对无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)节点对稳定能量供应的需求,提出了一种基于挠曲电效应的风激钝体悬臂结构驰振风能收集器,并通过数值模拟和风洞试验研究了风能收集器及其阵列的输出电功率特性。结果表明:能量收集阵列的交错阵列优于串联阵列;阵列横向间距过小会抑制下游钝体剪切流的形成,从而减弱其振动;阵列纵向间距过小会抑制上游钝体的涡分离,使其振幅减小。合理选择能量收集器的阵列方案,可以增强钝体的振幅,提高能量收集装置阵列的效率。 展开更多
关键词 挠曲电效应 驰振 钝体悬臂梁能量收集器 流固耦合 风洞
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NACA2412翼型表面粗糙度对气动特性影响研究
6
作者 王飞 张康康 +4 位作者 何端阳 齐迹 明晓添 张杰 肖朋 《表面技术》 北大核心 2025年第11期119-129,共11页
目的为获取宽飞行工况下表面粗糙度对翼型气动特性和流场特性的影响,指导翼型设计和开发,对翼型不同表面粗糙度开展数值仿真研究。方法利用CFD数值模拟方法,采用SST k-ω湍流模型,以NACA2412翼型为研究对象,开展了不同表面粗糙度下翼型... 目的为获取宽飞行工况下表面粗糙度对翼型气动特性和流场特性的影响,指导翼型设计和开发,对翼型不同表面粗糙度开展数值仿真研究。方法利用CFD数值模拟方法,采用SST k-ω湍流模型,以NACA2412翼型为研究对象,开展了不同表面粗糙度下翼型的气动特性数值模拟与分析,得到了不同表面粗糙度下翼型摩擦阻力系数、总阻力系数、升力系数等变化规律以及各工况下的翼型流场分布。结果当翼型表面粗糙度小于敏感粗糙度k_(cr)时,翼型表面摩擦阻力系数急剧增大,升力系数急剧减小,当翼型表面粗糙度大于k_(cr)值时,翼型气动特性对粗糙度不敏感。Ma=0.2时,翼型表面敏感粗糙度k_(cr)为0.25 mm,随着粗糙度的增加,翼型的临界攻角逐渐减小;敏感粗糙度下,临界攻角为13°,较光滑翼型减小了3°,其升力系数在各攻角下较光滑表面降低8.7%~31.2%。随着马赫数增大,翼型表面敏感粗糙度k_(cr)减小,临界攻角减小。Ma=0.6时,翼型表面敏感粗糙度k_(cr)为0.15 mm,临界攻角随粗糙度变化不大,各粗糙度下翼型临界攻角已减小至8°;敏感粗糙度下,8°攻角及以下,升力系数较光滑表面降低8.3%~11.8%,超过8°攻角后,由于粗糙翼型和光滑翼型均达到临界攻角,翼型升力系数受粗糙度影响较小。结论随着翼型表面粗糙度的增加,翼型摩擦阻力系数和总阻力系数增大,但随着攻角和马赫数增大,摩擦阻力占翼型总阻力比例逐渐减小,翼型总阻力增长不大;随着翼型表面粗糙度的增加,翼型升力系数减小,翼型边界层厚度增大,翼型表面发生流动分离、产生失速现象的临界攻角减小。研究内容对不同飞行速度下飞行器翼型表面粗糙度等翼型设计和开发具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 翼型 表面粗糙度 数值模拟 气动特性 流动特性
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不同模态分解方法在风力机尾迹蜿蜒分析中的适用性研究
7
作者 王燕 赵桂花 +1 位作者 刘国良 李晔 《农业工程学报》 北大核心 2025年第8期211-221,共11页
为了研究不同模态分解方法在风力机尾迹蜿蜒分析中的适用性问题,该研究采用基于致动线模型的大涡模拟方法对NREL 5.0 MW风力机的尾迹进行数值模拟,分别以本征正交分解方法(proper orthogonal decomposition,POD)、谱本征正交分解方法(sp... 为了研究不同模态分解方法在风力机尾迹蜿蜒分析中的适用性问题,该研究采用基于致动线模型的大涡模拟方法对NREL 5.0 MW风力机的尾迹进行数值模拟,分别以本征正交分解方法(proper orthogonal decomposition,POD)、谱本征正交分解方法(spectral proper orthogonal decomposition,SPOD)和动态模态分解方法(dynamic modal decomposition,DMD)对尾迹结构的流动特征进行了提取与对比分析。结果表明:三种方法均能有效提取尾迹结构并进行低维重构。POD具有最快的收敛速度和更高的流场重构效率,适用于高效构建低阶的流场数据集。使用前85阶模态进行重构时,其误差为8.43%,而使用前314阶模态时,误差降低至5.54%;SPOD可以提取尾迹流场中具有频率信息且在空间上相互正交的稳定模态,在特征频率0.0156 Hz处能量集中度最高,主导模态能量占比超50%,适合分析具有明显时频特性的流动现象。SPOD使用前85阶模态重构时误差为8.38%,前314阶模态重构时误差为8.40%。DMD算法提取的尾迹结构具有明确的频率、增长率等信息,适用于主频结构的特性分析,DMD重构误差与POD相当,前85阶模态重构误差为8.44%,前314阶模态重构误差为5.57%。该研究可为尾迹蜿蜒特性分析中选取更优更适合的方法提供理论指导,也为其他流动结构的模态分析提供参考。 展开更多
关键词 尾迹蜿蜒 本征正交分解 谱本征正交分解 动态模态分解
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大跨桥梁亮化索网的风载识别及静风响应分析
8
作者 唐浩俊 李土周 +3 位作者 胡腾飞 杨博开 高子龙 李永乐 《交通科学与工程》 2025年第2期44-52,共9页
【目的】深入探究大跨桥梁亮化索网体系的抗风性能,确定索网的风荷载及其静风响应,从而为桥梁亮化工程的设计提供科学依据,确保索网结构的安全性与稳定性。【方法】首先,设计了亮化索网的气动力测试模型,并通过风洞试验识别了不同来流... 【目的】深入探究大跨桥梁亮化索网体系的抗风性能,确定索网的风荷载及其静风响应,从而为桥梁亮化工程的设计提供科学依据,确保索网结构的安全性与稳定性。【方法】首先,设计了亮化索网的气动力测试模型,并通过风洞试验识别了不同来流风向角下不同密度索网的气动力系数。然后,采用有限元分析软件建立了三种具有代表性的亮化索网的有限元模型,基于风洞试验结果模拟了作用在索网上的气动力,并详细分析了索网的静风响应行为。【结果】随着索网密度的增大,索网受到的风荷载也随之增大,且索网密度对风荷载的影响随着风速的增大而增大。但当来流垂直于桥轴线时,风向角在一定范围内变化对索网气动力影响不大。在静风响应方面,高密度索网的位移更大,但不同索密度模型应力分布的差距并不明显。此外,索网的位移响应随风向角的变化并不显著,但会造成横向钢丝绳受力不均匀,一侧较大而另一侧较小。【结论】基于以上研究结果,提出了优化索网抗风性能的措施。具体而言,增大竖向钢丝绳的初拉力或在索网与桥面之间增设斜向索可以有效减小索网的静风响应,且这两种措施的有效性可以叠加,从而进一步提高索网的抗风稳定性。 展开更多
关键词 空气动力学 风洞试验 索网风载 静风响应 抑制措施
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可压缩流动问题笛卡尔网格模拟方法研究进展与展望 被引量：2
9
作者 赵宁 刘剑明 +1 位作者 田琳琳 王镇明 《力学学报》 北大核心 2025年第2期285-314,共30页
计算网格是复杂流动问题精细化模拟的先决条件,会对数值结果的准确性和可靠性产生重要影响.然而,高质量计算网格生成需要费时费力的人机交互过程且严重依赖于工程师的个人经验,使得现阶段计算流体力学(CFD)自动化程度处于较低水平.笛卡... 计算网格是复杂流动问题精细化模拟的先决条件,会对数值结果的准确性和可靠性产生重要影响.然而,高质量计算网格生成需要费时费力的人机交互过程且严重依赖于工程师的个人经验,使得现阶段计算流体力学(CFD)自动化程度处于较低水平.笛卡尔网格具备生成简单、内存要求低、计算效率高及自动性强等特点,使其能够极大减少网格生成过程中的人工成本,因而成为CFD社区的研究热点之一.对此,以笛卡尔网格可压缩流模拟为主线,结合课题组多年的研究成果对其中涉及的关键技术和国内外发展现状展开综述.首先简要概述了笛卡尔网格自适应方法及其数据结构,随后系统阐述了切割单元、浸入边界、重叠笛卡尔网格和混合笛卡尔网格等方法的发展现状及存在的问题,最后从自适应加密策略、动态并行技术、高保真计算方法、先进物理模型及实际工程应用等多个维度深入探讨了笛卡尔网格方法涉及的关键技术与未来发展趋势.通过全面回顾和深入分析笛卡尔网格方法的研究现状和发展动态,试图为读者提供一个清晰及全面的认识,并为相关领域的研究提供有益的参考和启示. 展开更多
关键词 笛卡尔网格 可压缩流动 壁面处理方法 自适应技术 高保真模拟
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基于直接数值模拟的圆盘状颗粒曳力模型研究
10
作者 肖意 汪靖良 +4 位作者 何闯 谭鹏 张成 方庆艳 陈刚 《力学学报》 北大核心 2025年第8期1861-1872,共12页
圆盘状颗粒广泛存在于自然界和工业环境中,现有文献对适用于工业应用场景的圆盘状颗粒曳力模型的研究还不够完善.为扩展现有模型的适用范围,基于颗粒辨析直接数值模拟(PR-DNS)对流场内圆盘状颗粒的曳力系数及绕流特性开展研究.采用Open ... 圆盘状颗粒广泛存在于自然界和工业环境中,现有文献对适用于工业应用场景的圆盘状颗粒曳力模型的研究还不够完善.为扩展现有模型的适用范围,基于颗粒辨析直接数值模拟(PR-DNS)对流场内圆盘状颗粒的曳力系数及绕流特性开展研究.采用Open FOAM-贴体网格法计算低宽长比下(0<Ar<1),较宽雷诺数(Re≤1000)和入射角(0°≤θ≤90°)范围内圆盘状颗粒的曳力系数,通过遗传算法(GA)全局最优计算提出了一种新型的曳力系数关联式.研究表明,圆盘状颗粒的绕流特性受到宽长比、雷诺数和入射角3种关键因素的共同影响,雷诺数的增加显著增强了流动的不稳定性,而入射角和宽长比则通过影响颗粒的投影面积来改变颗粒的曳力系数和绕流特性.数值验证结果表明,综合考虑3种关键参数后的新关联式表现出较高精度,其均方根误差为0.2993,平均相对误差为4.16%,且在与现有文献报道中的圆盘状颗粒曳力系数关联式的比较中,具有良好的一致性.该关联式完善了现有模型的不足,为圆盘状颗粒的计算流体力学(CFD欧拉-拉格朗日)数值模拟和工程应用提供了可靠的理论支持. 展开更多
关键词 圆盘状颗粒 低宽长比 绕流特性 曳力系数 直接数值模拟
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基于BEM-GEBT-HBM嵌套的风力机叶片三维时变气动阻尼高效求解方法
11
作者 吴鸿鑫 柯世堂 +2 位作者 王同光 任贺贺 田文鑫 《力学学报》 北大核心 2025年第10期2319-2331,共13页
风力机叶片风振过程中,其气动阻尼表现出显著的时间和空间变化特性.然而,由于计算方法的局限性和工程效率的要求,实际工程中常忽略其三维时变性,采用经验值进行简化处理.本文基于改进的叶素动量理论(BEM)与几何精确梁理论(GEBT)的耦合方... 风力机叶片风振过程中,其气动阻尼表现出显著的时间和空间变化特性.然而,由于计算方法的局限性和工程效率的要求,实际工程中常忽略其三维时变性,采用经验值进行简化处理.本文基于改进的叶素动量理论(BEM)与几何精确梁理论(GEBT)的耦合方法,通过勒让德谱有限元构建了风力机叶片的非线性动力学模型,并基于变分原理线性化了叶片的非线性气弹动力学模型.在此基础上,将该模型与谐波平衡法(HBM)嵌套,完成线性系统在各谐波频率上的周期降阶,实现振动问题与流场问题的解耦求解,提出了一种高效求解风力机叶片三维时变气动阻尼的方法.通过气弹风洞实验数据的对比验证,分析了误差来源并验证了方法的准确性和可靠性.进一步地,以IEA15MW叶片为算例,在典型尖速比条件下系统研究了大型柔性叶片在旋转工况下气动阻尼的三维时变特性,并从叶片表面绕流特性出发揭示了其作用机理.算例表明,该方法不仅能够高效捕捉气动阻尼在时空上的演化规律,还能揭示其在展向负功与正功的动态分布、局部绕流涡结构的演化过程,以及吸力面与压力面气动载荷交替作用中的耦合效应.结果表明,所提出的BEM-GEBT-HBM三维时变气动阻尼计算框架在精度和效率上均具有显著优势,为超长柔性叶片的气动弹性设计与安全评估提供了新的有效工具. 展开更多
关键词 风力机叶片 气动阻尼 三维时变性 降阶算法 气弹模态
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零质量射流控制翼型跨声速激波抖振特性
12
作者 贾天昊 高超 +1 位作者 王玉帅 许和勇 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第3期29-41,I0001,共14页
跨声速激波抖振严重影响飞行器的安全性能和操纵性能。针对激波抖振的控制问题,提出采用基于尾缘吹/吸气的零质量射流方法,以翼型NASA SC(2)-0714为研究对象,通过风洞实验获得激波抖振的基本特性,基于雷诺应力模型求解非定常雷诺平均Nav... 跨声速激波抖振严重影响飞行器的安全性能和操纵性能。针对激波抖振的控制问题,提出采用基于尾缘吹/吸气的零质量射流方法,以翼型NASA SC(2)-0714为研究对象,通过风洞实验获得激波抖振的基本特性,基于雷诺应力模型求解非定常雷诺平均Navier-Stokes方程开展数值模拟,研究了改变射流介入的时刻、攻角和自由来流的马赫数以及射流的强度对控制效果的影响。结果表明:零质量射流能够完全抑制翼型跨声速激波抖振,能否成功抑制以及控制效果的优劣与射流的介入时刻无关。射流在给定的多个翼型攻角和来流马赫数下都有效抑制了激波抖振,俯仰力矩系数的标准差基本下降了一个数量级以上,翼型升阻比平均提升超过10%,气动特性得到明显改善。射流强度对跨声速激波抖振的抑制作用存在临界值,当低于临界值时激波振荡减缓,当高于临界值时激波振荡完全被抑制。 展开更多
关键词 抖振 零质量射流 激波 跨声速 非定常
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不同振动状态下矩形柱体展向相关性和相干结构数值模拟
13
作者 邹鹏程 曹曙阳 操金鑫 《同济大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期669-676,共8页
涡激振动具有明显的三维流动特征,主要表现在展向方向上非定常气动力和流动特性不完全同步,且因振动状态而异。以典型桥梁基础断面(5:1矩形)为对象,借助动网格技术开展了不同振动状态下的大涡模拟数值试验,对比研究了涡振发生过程中各... 涡激振动具有明显的三维流动特征,主要表现在展向方向上非定常气动力和流动特性不完全同步,且因振动状态而异。以典型桥梁基础断面(5:1矩形)为对象,借助动网格技术开展了不同振动状态下的大涡模拟数值试验,对比研究了涡振发生过程中各关键阶段的气动力和风速展向相关性和相干结构的变化。研究发现:在振动状态变化的过程中气动力和速度的相关性均先增大后减小,但相关系数的最大值并未出现在振幅最大状态;尾流速度的展向相关系数明显小于气动力展向相关系数,在三个速度分量中展向速度的相关系数最小;振动矩形柱体周围流场展向相干结构的尺度比静止状态明显增大。 展开更多
关键词 计算流体力学 大涡模拟 涡激振动 展向相关性 展向相干结构
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低雷诺数高克努森数下的双圆柱绕流阻力/升力系数
14
作者 龙凯 陈飞国 熊勤钢 《化工进展》 北大核心 2025年第8期4526-4535,共10页
双圆柱绕流是深入理解复杂结构周围流动的基础模型,已有众多研究者进行了广泛研究,但鲜有涉及低雷诺数高克努森数的流动。本文采用拟颗粒模型,模拟研究0.5≤Re≤5和0.1≤Kn≤1.5条件下,并排及串排双圆柱绕流的阻力及升力情况。研究发现... 双圆柱绕流是深入理解复杂结构周围流动的基础模型,已有众多研究者进行了广泛研究,但鲜有涉及低雷诺数高克努森数的流动。本文采用拟颗粒模型,模拟研究0.5≤Re≤5和0.1≤Kn≤1.5条件下,并排及串排双圆柱绕流的阻力及升力情况。研究发现,圆柱并排时,阻力系数随间距增大而增大,并在间距超过临界值后,阻力系数接近单圆柱绕流结果,该临界值随Re增大而减小且与Kn无关;升力系数随间距增大先增大再逐渐减小趋于0,峰值所对应的间距受Re和Kn的影响,升力系数趋于0所需的最小间距随Re和Kn的增大而减小。圆柱串排时,上下游圆柱阻力系数均会降低;上游圆柱阻力系数随间距增大先减小后增大;下游圆柱阻力系数随间距增大而增大,且受上游圆柱影响明显,与连续流区域情况相符;Kn会影响上游圆柱对下游圆柱产生干扰的距离,表现为Kn越小,干扰距离越大。 展开更多
关键词 流体力学 计算机模拟 微流体 双圆柱绕流 低雷诺数 高克努森数
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格栅湍流下翼尖涡摇摆运动及统计特性演化规律
15
作者 王志远 潘翀 程泽鹏 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第1期121-129,61,I0002,共11页
来流湍流度是影响翼尖涡不稳定运动及其发展演化行为的重要因素。本文在基于机翼弦长的雷诺数Re_(c)=1.1×10^(4)条件下,通过时间解析的体视粒子图像测速技术测量了不同来流湍流度条件下孤立翼尖涡在不同流向站位处的速度场。结果表... 来流湍流度是影响翼尖涡不稳定运动及其发展演化行为的重要因素。本文在基于机翼弦长的雷诺数Re_(c)=1.1×10^(4)条件下,通过时间解析的体视粒子图像测速技术测量了不同来流湍流度条件下孤立翼尖涡在不同流向站位处的速度场。结果表明,来流湍流度的增大显著增强了翼尖涡的不稳定摇摆运动,不同来流条件下翼尖涡摇摆运动幅值沿流向线性增长,并满足对来流脉动速度的统一标度规律。摇摆运动对翼尖涡统计量的计算有显著影响,通过系综平均方法修正摇摆运动对统计量测量结果的影响后进一步发现,在本实验测量的参数空间内不同来流条件下翼尖涡涡核半径满足相同的增长规律,翼尖涡沿流向的发展演化表现为黏性扩散为主导的衰减机制。 展开更多
关键词 翼尖涡 湍流度 摇摆运动 统计特性 体视粒子图像测速
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基于POD-神经网络的格尼襟翼压力分布预测
16
作者 董锦昊 董锦洋 唐怀平 《力学学报》 北大核心 2025年第4期829-842,共14页
针对加装格尼襟翼翼型气动特性数值仿真计算效率较低这一问题,提出一种融合本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)与神经网络的混合预测方法.通过POD方法从压力分布数据中提取前i阶主导模态,构建表征压力分布核心特征的低... 针对加装格尼襟翼翼型气动特性数值仿真计算效率较低这一问题,提出一种融合本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)与神经网络的混合预测方法.通过POD方法从压力分布数据中提取前i阶主导模态,构建表征压力分布核心特征的低维空间,再基于各阶模态对应的特征向量重构数据集,并通过神经网络模型分别学习其非线性映射规律,最终集成多尺度预测结果实现压力分布的高精度重构.该方法提出一种基于POD与神经网络的联合预测方法,有效解决了传统单一模型在翼型表面压力分布预测中局部流动细节捕捉能力不足问题.以加装格尼襟翼的RAE2822翼型为研究对象,基于高精度CFD仿真生成多工况压力分布数据,经验证仿真结果与实验数据最大偏差低于6%.实验结果表明,该方法的预测准确率提升至91.11%,对不同工况差异的捕捉能力显著增强,相较于随机森林算法,预测精度提高了18.83%.此外,该方法在计算效率方面也有明显提升.本研究不仅提高了加装格尼襟翼翼型气动特性预测的精度与效率,还为解决类似复杂气动问题的数值仿真提供了新的思路. 展开更多
关键词 降阶模型 格尼襟翼 随机森林 神经网络 压力分布
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激光内通道传输的气动光学热效应数值模拟
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作者 魏泽轩 许和勇 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第6期18-27,I0001,共11页
激光光束在从激光器出口到发射系统出口这一段内部通道中传输时,气体吸收激光能量,使内通道中流场的温度和密度产生不均匀变化,导致了波前相位畸变及远场光束质量的降低。为了分析此类问题,本文建立了流场与光场相耦合的气动光学热效应... 激光光束在从激光器出口到发射系统出口这一段内部通道中传输时,气体吸收激光能量,使内通道中流场的温度和密度产生不均匀变化,导致了波前相位畸变及远场光束质量的降低。为了分析此类问题,本文建立了流场与光场相耦合的气动光学热效应研究框架,对圆直管道内的热效应问题进行数值模拟研究,采用泽尼克多项式拟合波前畸变,结合自适应光学校正分析了畸变水平及其对远场光强特性的影响。结果表明,无自适应光学校正时,通光0.5 s内热效应导致的波前畸变极为严重,当管道半径与光束半径之比大于1.5时则能够有效减轻热效应;采用自适应光学校正则能将波前畸变降低70%左右,同时也能大幅提高光束的远场光强及聚焦性能。因此,控制激光传输通道几何参数与采用自适应光学校正是抑制热效应的有效途径。 展开更多
关键词 气动光学 热效应 流场-光场耦合分析 波前畸变 泽尼克多项式
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椭球体头部高超声速飞行器FADS技术实验研究
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作者 王傲 顾蕴松 +2 位作者 赵冬凯 王维新 关兴太 《实验流体力学》 北大核心 2025年第4期62-74,共13页
相较于以探针、风标为代表的传统大气数据系统,嵌入式大气数据传感(FADS)系统在热防护、隐身性及测量精度方面更能满足高超声速飞行器任务需求。针对头部为椭球体的升力体构型高超声速飞行器,在风洞缩比实验模型头部布置11个测压孔,综... 相较于以探针、风标为代表的传统大气数据系统,嵌入式大气数据传感(FADS)系统在热防护、隐身性及测量精度方面更能满足高超声速飞行器任务需求。针对头部为椭球体的升力体构型高超声速飞行器,在风洞缩比实验模型头部布置11个测压孔,综合考虑迎角及侧滑角角度敏感性、马赫数解算精度和多冗余度等影响因素,分析选取了角度和马赫数解算时的测压孔配置方案。结合三点法与拟合算法的优势,建立了高超声速条件下的椭球体头部飞行器嵌入式大气数据传感系统解算方法,并对椭球体头部和激波带来的气流角放大效应进行修正。Ma=6的风洞实验结果表明:高超声速FADS系统解算方法的角度解算不确定度优于0.41°、准度优于0.38°,马赫数解算不确定度优于1.1%、准度优于0.52%。 展开更多
关键词 嵌入式大气数据传感 椭球体头部高超声速飞行器 气流角放大效应 解算方法 高超声速风洞实验
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叶尖速比与风机流向间距对三风机阵列发电效率研究
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作者 魏克勤 刘衎 刘庆宽 《力学学报》 北大核心 2025年第10期2284-2296,共13页
通过二维计算流体动力学数值模拟,对由3个垂直轴风力发电机组成的阵列的平均发电效率进行了研究.研究表明,叶尖速比与上下游风机之间的流向间距对该阵列的平均发电效率产生一定影响:当处于低叶尖速比阶段(TSR=1.0)时,攻角过大导致叶片... 通过二维计算流体动力学数值模拟,对由3个垂直轴风力发电机组成的阵列的平均发电效率进行了研究.研究表明,叶尖速比与上下游风机之间的流向间距对该阵列的平均发电效率产生一定影响:当处于低叶尖速比阶段(TSR=1.0)时,攻角过大导致叶片表面发生流动分离,进而导致动态失速,降低风机气动性能,随着叶尖速比的增大,流动分离现象逐渐消失,直至达到最优叶尖速比(TSR=2.0),此时气动性能最优,当叶尖速比持续增大(TSR=3.0),叶片攻角不再是最优值,升阻比减小,气动性能降低;在风机阵列的叶尖速比为2.0的基础之上使得下游风机向流向的方向移动,此时下游风机对上游尾流的阻挡减弱,上游两风机的发电效率增大,当移动至3.7倍直径处(10.36m)时,加速气流通过上游两风机之间,下游风机受到上游风机尾流影响较小,系统发电效率达到峰值;下游风机继续向流向的方向移动,受到上游风力机尾流影响变大,下游风机发电效率减小;继续改变下游风机的叶尖速比,当其叶尖速比为2.25时,此时的三风机阵列成为本研究最优工况,对应平均发电效率达到峰值31.90%. 展开更多
关键词 垂直轴风力发电机 叶尖速比 数值模拟 平均发电效率
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AE与DIC技术的RC梁动态损伤无损监测方法
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作者 岳治平 王自平 骆英 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 2025年第7期70-73,共4页
钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)结构承受载荷时,结构内累积的尚处于扩展状态的裂纹损伤被视为具有潜在危险的动态结构损伤,为进一步实现对特定类型的动态损伤的定位,在钢筋混凝土梁进行了三点弯曲荷载破坏诊断监测实验,采用声发射... 钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)结构承受载荷时,结构内累积的尚处于扩展状态的裂纹损伤被视为具有潜在危险的动态结构损伤,为进一步实现对特定类型的动态损伤的定位,在钢筋混凝土梁进行了三点弯曲荷载破坏诊断监测实验,采用声发射仪采集其内部损伤所发射出的声发射(AE)信号,经采用HHT分解,得到原始信号中与钢筋混凝土梁故障相关的时间-频率-能量分布和不同谐振频率,使得瞬时频率具有响应特征,实现对特定类型的动态损伤的定位,试验中同时辅助采用数字图像相关(DIC)技术监测RC梁表面应变场的变化以识别和监测裂纹萌发、形成和集聚、扩展、结构垮塌的损伤状况,从而为结构损伤诊断算法中动态损伤信号激励频率的选取提供了基础,基于AE与DIC技术的RC梁动态损伤无损实时监测方法具有较好的学术和工程应用意义。 展开更多
关键词 HHT 钢筋混凝土 AE技术 DIC技术 动态损伤监测
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