简介：通过色流实验和粒子成像测速技术（particleimagevelocimetry,PIV）对扑翼近场尾流脱落涡的结构轨迹和能量进行了定性及定量研究.结果表明：因展向流动充分性的不同,存在两种牛角型涡系结构;上下扑时翅翼交替产生顺时针和逆时针脱落涡,两涡运动轨迹呈近似弧形对称,对称轴的仰角略大于攻角;脱落涡的涡心涡量在上下扑极点达到最大值,环量最大值出现在到达极点前的1/5~2/5周期之间;产生脱落涡的半周期内,涡的平均环量都随减缩频率的增大而增大,减缩频率较低时,下扑平均环量大于上扑平均环量,减缩频率较高时则相反;振幅对涡能量影响明显,减缩频率为2~2.5时,振幅±40°时的涡平均环量约是振幅±30°时的两倍,减缩频率越大振幅影响越明显.

简介：利用粒子成像测速技术（particleimagevelocimetry,PIV）,在水槽中探究缝隙对圆柱流场结构的影响,应用频谱分析和本征正交分解（properorthogonaldecomposition,POD）方法,研究了开缝圆柱流场相干结构.实验Reynolds数范围内,缝隙的“吹吸”作用从根本上改变了圆柱绕流近区尾流结构,前6阶模态形态是流场中最主要的相干结构.第1,2阶模态形态控制着圆柱绕流流场涡街相继脱落过程,1或2阶模态系数为尾迹涡的固有频率;第3,4阶模态形态控制着脱落旋涡沿流向方向能量运输;第5,6阶模态形态中的同向涡旋结构作用于旋涡缓慢脱离柱体这-过程,并对旋涡能量起着衰减作用.

简介：气动声学的声比拟理论以密度、声压等标量为波动算子变量,建立非齐次波动方程,描述流体运动及与边界作用诱发声音的辐射,但标量无法直接描述声能量的传播过程和途径.在流体力学研究中,标量用于描述当前当地的物质状态,而矢量用于描述质量和能量的传输.借鉴上述思想,开展了矢量气动声学的研究,概述矢量气动声学的理论研究进展及应用,主要包括：（1）以声粒子速度为变量,采用声比拟理论的思想直接从Navier-Stokes方程出发推导建立了气动声学的矢量波动方程及两种频域解;（2）综合利用声压和声粒子速度的积分解,直接求解声源周围的瞬时和有功声强矢量场,直观显示声能量的传播途径,应用于旋转声源辐射声能量的传播分析,揭示了亚音速旋转声源辐射声能量的3种传播模式：螺旋模式、声学黑洞模式和R-A模式;（3）采用球谐级数展开方法建立旋转点/紧凑声源辐射噪声的声压和声粒子速度的频域解析解,在此基础上推导了声功率谱的频域解析解,建立了识别旋转叶片声源在空间域和频域分布特征的方法;（4）综合利用矢量气动声学方法和等效源方法,显示声源和散射边界周围声强矢量场的分布特征和能量传播途径,直接揭示了阻抗边界主要的吸声位置以及直接计算得到阻抗边界的吸收声功率.

简介：采用变物性格子Boltzmann通量求解器（VPLBFS)研究了Rayleigh-Benard热对流.以超临界流体为例，采用VPLBFS的简化形式和标准形式分别得到了通常关注的基于Boussinesq假设的常物性解，只考虑部分物性变化的基于partialBoussinesq假设的PBA解，以及考虑流体全部物性变化的变物性解，分析了non-Boussinesq效应对Rayleigh-B6nard热对流的影响，讨论了不同温差条件下的non-Boussinesq效应.研究结果表明：non-Boussinesq效应对超临界流体的Rayleigh-B6nard热对流有非常显著的抑制作用，论证了在研究热对流时考虑流体全部物性变化的必要性.

简介：为了解决乘波体偏离设计条件下气动特性会恶化，特别在低速时，升力严重不足这个问题，提出了通过增大后掠角生成前缘涡，增加背风面的升力，以改善乘波体低速气动性能.首先使用VisualBasic编程语言，并通过CATIA软件二次开发技术，实现了锥导乘波体的参数化设计和自动生成.再通过控制圆锥角和流场长度这两个设计参数，获得了大后掠乘波体构型.最后，运用剪切应力输运（shear-stress-transport，SST)模型，计算了所得乘波体的气动特性，并分析了流场变化，发现乘波体在设计状态下激波能很好附着在前缘上，在小的正攻角下，乘波体可获得比设计状态更高的升阻比，满足巡航要求.运用I.模型计算了乘波体的低速气动特性，得到了不同攻角下升力、阻力和升阻比的变化规律.研究结果发现，乘波体在低速下产生了明显的涡结构，在合适攻角下，能产生数量可观的附加升力，提高了乘波体的水平起降性能.

简介：对喷嘴等效直径相同出口Reynolds数均为15000的3种等腰三角形（顶角分别为30,60和90°）以及圆形孔口射流进行了流场显示与速度场测量.结果表明：相比于圆形射流,等腰三角形射流的出口中心线速度衰减更快,湍流度更高,三角形射流卷吸周围流体能力显著增强.随着三角形顶角减小,近场区涡结构三维性更强,卷吸效果更明显.此外,对不同射流的中心线湍动能谱概率密度函数Taylor尺度和Kolmogorov尺度进行了分析讨论,发现出口形状对湍流小尺度运动的影响较小.

简介：壳核结构的微胶囊在医学药学材料食品农业等领域具有广泛的应用前景,其制备方法一直是相关领域关注的焦点.同轴流动聚焦（co-flowfocusing）是一种新型制备技术,利用复合射流的破碎制备微胶囊具有包裹率高过程量化可控参数域广产率高等诸多优势.在实验中,复合射流的破碎受到多个过程参数的影响,并涉及了多层界面的耦合效应.利用简化的物理模型,在时间和时空域中分析了三相水-油-水复合射流不稳定性的发展和演化.在黏性流体线性稳定性理论中,同轴射流和驱动液体的基本速度型分别基于管流和误差函数构造,并通过数值方法求解满足相应边界条件下的线化小扰动控制方程.结果表明：增加内外层界面的界面张力均有利于射流的破碎;流体的黏性对同轴射流的稳定性均有着促进作用;越大的黏性越小的内界面张力对应着越大的射流破碎波长;内外界面的耦合作用以及复合液滴的包裹情况均与内外射流的半径比息息相关;绝对-对流不稳定性转换的临界Weber数随Reynolds数内层界面张力的增大而增大,随内层和驱动流体的黏性增大而减小.这些结果将有助于提高液体驱动下同轴流动聚焦技术的过程控制,为实际应用提供理论指导.

简介：盒式翼布局相对常规布局可以很大程度地减小诱导阻力,同时平滑的升力分布有利于减小跨声速激波阻力,但双翼间的气动干扰是跨声速盒式翼布局存在的主要问题.为掌握跨声速双翼气动干扰特性,选用超临界翼型RAE2822作为双翼翼型,对M=0.75,正负交错两种情况下双翼几何参数对布局升阻特性的影响进行数值研究.结果表明,增大双翼的纵向距离可以减弱双翼间气动干扰,使升阻比提高至无干扰升阻比.其中,前翼在下、后翼在上的负交错布局在双翼纵向距离为1.5倍上翼弦长时即可接近无干扰升阻比,更有利于提升布局的升阻特性.负交错时双翼的垂直间距对布局升阻比影响不大,无翼差角且减小前翼弦长有利于提高升阻比.

简介：设计了一套实验装置研究微气泡减阻的效果.采用高速摄像机对二维平板微气泡湍流边界层进行了定量的可视化观察,用天平测量了平板的摩擦阻力,分析了不同通气量、来流速度、浮力对减阻性能的影响.结果表明,微气泡在高Reynolds数（Re=10~6）的流动中有效地减小了摩擦阻力,最大减阻率达到36%,证实了微气泡能显著降低平板摩擦阻力,实验结果也表明,随气体流量增加,减阻率增加.

简介：经过亿万年自然选择,鱼类进化出非凡高效的游动能力,研究其游动机理,对改善现有潜水器的性能具有重要指导意义.针对类鳗鱼游动问题,采用浸入边界法-格子Boltzmann方法（immersedboundary-latticeBoltzmann,IB-LBM）对三维波动翼进行1×10~8网格大规模数值模拟.在广州超算中心天河-2上模拟了不同振动幅度下正弦波动翼的非定常运动,给出了流场涡系结构及其产生的非定常力,清晰捕捉了仿生翼非定常涡系演化过程.仿真结果表明IB-LBM方法能在较大运动边界情况下保持算法稳定性,也能在较大网格下高效运行.同时精细捕捉不可压非定常流场涡系结构细节,是一种较为理想的仿生运动数值模拟方法.

简介：在压力2.5-4MPa,质量流量0.7-1.7g/s,入口温度20-250℃的实验条件下,对煤油在内径1mm,长度300mm竖直上升圆管中的流动及传热不稳定现象进行了实验研究.结果表明,当热流密度增大到一定程度后,传热不稳定开始发生.不稳定发生的起始热流密度随压力和流量的增加而增大,随入口油温的升高而减小,且当入口油温升高到一定程度后无不稳定现象发生.不稳定发生的初始时刻,出口油温迅速增加,管道壁温明显下降,传热系数增大;实验段局部流速增大,进而在管道内部形成压力脉动并产生声音.不稳定结束后,出口油温几乎保持不变,壁温会缓慢增加,直至下一次不稳定发生.

简介：介绍了在中国科学院力学研究所JF12长实验时间激波风洞上开展的10°尖锥标模的天平测力实验研究结果.JF12激波风洞的实验时间为100～130ms,名义Mach数为7.0,喷管出口直径为2.5m,总焓为2.5MJ/kg,复现了35km高空的飞行条件.采用六分量应变天平,攻角分别为-5,0,5,10和14°,模型长度为1.5m,质量为50kg.实验结果表明,在100～130ms的实验时间里,应变天平的输出信号含有3～4个完整周期,可以通过对天平的输出信号进行平均直接获得气动力/矩测量结果,而不再需要进行加速度补偿,且气动力系数重复测量的不确定度小于2%.JF12激波风洞气动力系数的测量结果与传统高超声速风洞的结果符合得较好,表明在2.5MJ/kg的总焓下,真实气体效应对该模型气动力特性的影响不明显.

简介：目前,随着相关项目研究的不断推进,如何在高Reynolds数下研究其对气动光学效应的影响成为重要命题.通过设计变Reynolds数气动光学效应实验平台,模拟的单位Reynolds数可以在7.2×10^6-2.2×10^8m^-1范围内变化.搭建的基于背景纹影（backgroundorientedschlieren,BOS）的波前测试系统可以达到6ns的时间分辨率.此系统测量的平凸透镜波前结果表明：实验测量结果与理论计算结果的误差在±4%以内.通过测量9种不同Reynolds数下的超声速气膜瞬态波前数据,分析结果表明：在高Reynolds数条件下,Reynolds数对于超声速气膜气动光学效应的影响比较明显,通过对实验数据进行函数拟合发现OPDrmsRe088,与推导结果OPDrmsRe09十分接近;利用小波分析方法研究了高Reynolds数条件下气动光学效应沿流向的分布特征,发现OPDrms的低频部分（信号的主体）先降低后升高,但是高频部分的震荡幅度先升后降.分析认为OPD的低频部分主要受到流场整体结构的影响,而高频部分更多地受到涡的空间分布影响.

简介：临近空间高超声速飞行器具有速度快、突防能力强、杀伤力大等特点,是当今世界各军事强国新型武器的重点发展方向.其中,气动力和气动热是高超声速飞行器的两项重要指标,也是高超声速技术研究的重点内容.文章综述了国内外临近空间高超声速飞行器气动力及气动热研究现状,分析了研究的发展趋势,并分别从工程计算、数值仿真以及实验研究3个方面介绍了高超声速飞行器气动力及气动热的研究技术和方法.

简介：方柱绕流是典型的钝体绕流问题,蕴含了丰富的流体力学现象,对这类流动的准确预测面临着诸多挑战.采用自主发展的大涡模拟程序,对来流Mach数M=0.3,Reynolds数尺eD=22000的绕孤立方柱流动进行了细致模拟,亚格子模型使用动力涡黏模型.对计算结果的分析表明,大涡模拟所得的平均流场及Reynolds应力分布与已有实验数据和直接数值模拟结果均吻合较好,验证了预测结果的可靠性;在此基础上对瞬态流场进行了研究,展示了计算条件下方柱绕流分离转捩及尾迹区旋涡交替脱落形成Karman涡街的全过程,为更细致的流动机理探索奠定了基础.

简介：在量热完全气体、热完全气体和化学反应完全气体等3种气体模型假设下,利用Mach数为4.05、壁温为1300K的超声速槽道湍流的直接数值模拟（directnumericalsimulation,DNS）结果,对标度律和自相似性做了详细分析.结果表明,不仅在量热完全气体模型下存在标度律和扩展自相似性,而且在热完全气体和化学反应完全气体模型下标度律和扩展自相似性仍然成立.压缩性的影响使得速度结构函数通过Favre平均获得更为合适.与热完全气体模型的结果相比,化学反应完全气体和量热完全气体模型的结果吻合更好.

简介：在激波捕捉法计算得到的流场基础上采用辨识算法得到初始间断位置,从ALE方程出发,考虑离散几何守恒律,采用变形网格和网格重构技术解决计算过程中间断运动和变形,新旧网格之间流场采用高精度信息传递方法保持时间精度,建立了基于非结构动网格技术的间断装配方法.通过激波管问题的二维模拟,模拟了初始间断分解为激波和接触间断激波遇到固壁反射后与接触间断相交的非定常流动过程,对这种新方法的基本原理进行了介绍.

简介：在对后向台阶流场进行合成射流激励并研究不同激励频率对流场发展影响的过程中,发现流场在低频激励条件下与中高频条件下表现完全不同.为了详细分析这一现象,使用本征正交分解法（properorthogonaldecom-position,POD）将由PIV方法测得的流速分布数据进行分解,采用相位平均手段对含湍流动能较大的主要模态间的关系进行分析,并使用主要模态对流场的主要运动形式进行还原.结果表明,流场在各条件下的主要运动形式均可用少量低阶模态加以基本概括,低频激励下低阶模态相图近似于Lissajous图形,并描述了剪切层在激励作用下的摆动过程.

简介：文章从静力和动力学的角度简要回顾了关于沿内角的自发毛细流动研究的最近进展.作为一个通用几何形状,内角在地面微观尺度下或处于失重状态的航天飞行器系统内大尺度下为液体提供有效的输运通道.当一定的几何条件得到满足并且当毛细力远远大于体力比如重力的时候,沿着内角会发生自发毛细力驱动流动现象.从静力学的角度来说,本文讨论的自发毛细驱动流动和当特定的边界条件发生突然变化,比如重力作用突然消失时带有内角的容器内部单值有限高度的平衡自由面的非存在性有关系.Concus-Finn方法可以用来确定这样的平衡自由面在一个横截面处处一致的柱形容器内的非存在性.用这个方法可以推导出在失重状态下一个内角为2α的通常柱形容器里,当接触角小于π/2-α时,平衡曲面不存在.通常来说,沿内角的自发毛细驱动流动属于层流.利用尺度分析和摄动法,成功分析了该流动的动力学特性,并且推导出对设计有用的封闭形式的解析解.一个典型的结果是在黏性流的范畴里毛细面端点的移动和t~（1/2）成正比.

简介：利用全流向十七孔压力探针，测量了你=1.5x105与你=3.0x105(基于锥体底面直径），攻角为0°,锥角为60°的圆锥体后流场速度与压力分布，并用烟线法进行了流场显示对比，得到了所述两种来流条件下锥体后流动速度场与压力场的详细实验测量数据.对速度与压力分布特征进行相关分析后，得到了两种来流条件下流场涡量.与耗散熵产Sf云图.同时发现在两种来流条件下，锥体后流场可明显划分为3个区域.轴向速度R沿锥体轴线分布规律非常相似，均存在3个低速极值点，且锥体后流动驻点位置静压力均基本等于环境静压力.