简介：以近空间尖前缘高超声速巡航飞行器的研制为背景，作者在前一阶段采用模型理论分析方法，陆续研究了沿微钝前缘驻点线的化学非平衡流动和气动加热相似律，文章是上述研究的综合回顾和深化讨论．稀薄条件下，驻点附近流动和传热出现一系列与连续流动模型不同的新特征，超出了经典气动热预测理论的适用范围．作者建立了一个沿驻点线能量传递和转化的广义模型，并分别推导了具有实际物理意义的边界层外离解非平衡流动判据和边界层内复合非平衡流动判据．基于这些判据构建了预测非平衡流动驻点气动加热的桥函数，并讨论了稀薄非平衡真实气体流动和气动加热的相似律，发现新型近空间尖前缘飞行器遭遇的气动热环境不同于传统大钝头航天器再入问题，传统的天地换算相似准则将会失效．这些理论分析结果可为稀薄非平衡化学反应流及气动加热的实验和计算提供一个标模检验的手段．

简介：受限混合层的流动主要是喷流与自由来流相互剪切形成的混合层受到壁面的限制而形成的一种流动．文章采用后向台阶平板模型研究了高速高压比条件下的受限混合层的典型流场结构以及冷却效率．实验自由来流Mach数为5，喷流的Mach数为1．28，喷流总压为0．2～0．7MPa，通过调整冷喷气流的总压，基于纹影流动显示技术获得喷口附近的激波结构特征和流动参数之间的关系．形成喷口附近波系的欠膨胀流动现象的深刻认识，提取波系特征与流动参数之间的规律．基于流动显示及实验测量结果，通过分析流场中大尺度结构的空间演化规律，揭示流动参数对于冷却效率的影响规律及物理内涵．采用快响应压敏漆（FRPSP）技术在高超声速风洞开展热流分布和冷却效率研究，获得了平板对受限混合层冷却效率的影响．

简介：本项高超声速流绕平板的边界层特性实验研究在中国航天空气动力技术研究院（CAAA）的炮风洞中完成．为了研究分离流动特性，选择了一项实验研究，通过实验分别提供绕模型的附着流动与分离流动实验结果．其中第1个模型为顺流平板，第2个模型为平板上安装突起物，它们分别对应附着流与分离流动．文章专题研究平板绕流，为附着流，它是分离流动的基础．

简介：临近空间位于航天器人轨与返回的必经区域,也是临近空间髙超声速飞行器长航时飞行空域,空间环境的特殊性决定了飞行器在穿越时必须考虑稀薄大气环境对飞行器气动力防隔热通讯及控制的影响.Boltzmann方程作为描述气体分子速度分布函数演化规律的微分一积分形式,在一定条件下能够描述从自由分子流到连续流全流域流动现象.作为Boltzmann方程的宏观表达形式,矩方程这一经典流体力学方程形式涵盖了Euler方程N-S方程Burnett方程SuperBumett方程及近年来发展的广义流体力学方程一非线性本构关系模型等.由于成熟的CFD数值计算理论及有限矩方程较髙的计算效率,滑移过渡流矩方法相比粒子仿真与Boltzmann模型方程方法具有十分显著的优势和巨大的工程应用潜力.因此,对近年来传统及新型矩方法研究所取得的进展进行归纳总结,并针对关键科学问题开展理论与数值计算方法研究,具有十分重要的理论与工程应用价值.

简介：为进行高超声速气动热数据相关性研究,选取了一平板-锥组合体模型为研究对象,开展不同缩比模型的风洞试验,分别使用3种不同方法进行气动热试验数据的相关性研究.研究结果表明,使用正激波后Reynolds数Rens和修正的黏性干扰系数V＊/Sw可以将不同缩比模型不同来流条件下的Stanton数进行较好的关联,Stanton数与正激波后Reynolds数Rens成反比例关系,与修正的黏性干扰系数V＊/Sw成正比例关系.最后基于相关性研究结论和理论分析,提出了一种模型表面传热现象的数学模型.

简介：文章首先采用单相浮阻力模型对不同加速度下Rayleigh-Taylor不稳定性诱发的物质渗透边界的演化过程进行了计算,揭示了该混合在常加速度和变加速度情况下不同的发展规律,并通过与实验结果的比较分析,验证了该模型的适用性.在此基础上,发展了多相浮阻力模型,采用该模型对常加速度情况下含尘气体中的RayleighTaylor不稳定性诱导混合进行了研究,发现混合区宽度随着颗粒数密度和颗粒尺寸的增大而减小,揭示了气体中所含杂质抑制混合发展的规律.

简介：文章采用热流率测量和纹影拍摄技术,对高超声速层流湍流边界层条件下钝舵干扰流场进行了实验研究.实验在高超声速炮风洞内完成,来流Mach数为6,8.研究结果表明层流与湍流干扰流场之间存在较大差别,层流状态下干扰流场存在分离,平板干扰区内热流率存在负增量,舵面上存在明显的热流率峰值;湍流状态下干扰流场无分离,干扰对平板干扰区内热流率影响较小,舵面上无明显峰值.

简介：在压力2.5~4MPa,质量流量0.7~1.7g/s,热流密度0.06~1MW/m~2的实验条件下,对煤油在内径1mm,长度300mm竖直上升圆管内的流动与传热特性开展了实验研究,并分析了传热系数随局部油温的变化及不同实验参数对传热的影响.结果表明,超临界压力下煤油传热主要由自身物性和流动状态决定.超临界压力煤油传热过程大致可以分为3个区域：正常传热区传热强化区和传热恶化区.传热强化主要是湍流掺混增强和近壁面流体在拟临界温度附近物性剧烈变化的综合作用;传热恶化则是因为壁温及近壁面流体温度远高于拟临界温度,在近壁面发生了类似于亚临界状态下的“拟膜态沸腾”.

简介：网格生成技术是CFD复杂工程应用的重要环节，网格质量的好坏直接影响计算结果的精准度，因此其已成为CFD的重要研究领域．在张涵信院士的指导下，作者自20世纪90年代初开始开展非结构网格、混合网格技术和相应的计算方法研究，并逐步发展至动态混合网格技术及非定常计算方法．在张涵信院士80华诞之际，对近年来作者及团队在网格生成技术及应用方面所取得的进展进行了简要的综述，分别介绍了静动态混合网格生成、定常／非定常计算方法、网格技术的应用等方面的进展情况．最后，就网格生成技术目前还存在的问题．展望了未来的发展方向．作者谨以此文表达对张涵信院士25年来的培养、关怀和帮助的崇高敬意．

简介：气动弹性能量采集旨在将结构气动弹性振动机械能转化为可利用的电能,近年来引起了国内外学者的关注.在气动弹性能量采集系统理论建模的过程中,空气动力建模至关重要,显著影响系统的动力学响应和能量输出分析结果.文章针对当前各类气动弹性能量采集系统的气动建模,对其研究现状进行了综述.首先介绍气动弹性能量采集的研究背景;随后,分别针对基于翼段非流线体平板和机翼结构气动弹性振动的能量采集系统,对相关气动模型进行了总结和讨论;最后,结合现有气动建模的待完善之处,给出了未来可能的发展方向.

简介：普通活塞在管道中运动，不论活塞速度高低都能驱动产生激波．空心活塞在管道中运动与普通活塞不同，当其运动Mach数低于壅塞Mach数，活塞前不会形成运动激波；只有活塞运动Mach数超出壅塞Mach数，才能驱动产生激波．壅塞Mach数由空心活塞中心孔直径、长度和内壁面摩擦系数以及外直径横截面积决定．火车通过隧道类似空心活塞在管道中运动．将火车车箱与隧道间的空隙换算成有效水力直径后，可利用空心活塞在管道中运动计算壅塞Mach数的方法，求出火车通过隧道出现激波的条件．文章提出一种新颖的间接测量列车平均摩擦系数新方案．

简介：应用流体力学是钱学森提出的工程科学思想在流体力学领域中的体现,倡导从流动特征出发,建立相应的理论模型,然后运用数学方法求解得出理论结果,从而深入分析流动物理.文章以两个方向的研究实例来阐述应用流体力学的具体实践.

简介：由条带和流向涡的循环再生构成的近壁自维持过程（self-sustainingprocess，SSP）是壁湍流产生和维持的重要机制．文章通过对最小槽道的直接数值模拟（directnumericalsimulation，DNS）获得近壁自维持过程的流场数据，采用正规正交分解法（properorthogonaldecomposition，POD）对该数据进行分析，获得了不同流向和展向尺度的特征模态，通过将Navier—Stokes方程在这些模态上进行投影，得到近壁自维持过程的降阶模型，并采用DNS数据对降阶模型的预测能力进行了评价．该模型被初步应用于大涡模拟近壁模型的构造．

简介：为提高光电平台的控制性能和稳定性,以平台反馈回路所用的光纤陀螺传感器为研究对象,对光纤陀螺角速率的历史输出、当前量测以及随机漂移进行融合补偿。采用双自回归模型确定了光纤陀螺时间序列输出的自回归多项式和光纤陀螺随机漂移的自回归关系。以陀螺当前输出为量测量,结合卡尔曼滤波算法将陀螺历史输出和历史随机漂移融合进状态方程,并进行随机漂移在线估计补偿。实验结果表明,光纤陀螺随机漂移的AR模型能达到90%拟合效果,经卡尔曼滤波补偿后随机漂移能降到1/10。该方法能很好地抑制光电平台三个框架轴光纤陀螺的随机漂移,补偿率为80%~90%。

简介：针对带有攻击角约束的多导弹同时攻击机动目标问题,提出了一种带有攻击角约束的协同制导律。首先基于平面内的导弹-目标相对运动方程,建立了带有攻击角约束的协同制导模型;其次,把协同制导律的设计过程分离为两个部分：一是基于图论的有关内容,运用有限时间一致性理论设计沿着视线方向上的加速度指令来保证所有导弹与目标的相对距离在有限时间内到达一致,进而保证所有的导弹同时击中机动目标;二是利用非齐次干扰观测器对机动目标的加速度进行估计,并运用滑模控制设计视线法向上的加速度指令来保证每枚导弹与目标间的视线角速率收敛到零和视线角收敛到期望的终端视线角,即每枚导弹以期望的终端视线角成功击中目标;最后,对三枚导弹同时打击同一机动目标的情况进行仿真,仿真结果表明本文设计的带有攻击角约束的协同制导律的有效性和正确性。

简介：文章给出了一种真正多维的HLLRiemann解算器．采用AUSM分裂将通量分解成为对流通量和压力通量，其中对流通量的计算采用迎风格式，压力通量的计算采用HLL格式，且将HLL格式的耗散项中的密度差用压力差代替，从而使得格式能够分辨接触间断．为了实现数值格式真正多维的特性，分别计算了网格界面中点和角点上的数值通量，并且采用Simpson公式加权组合中点和角点上的数值通量得到网格界面的数值通量．为了减少重构角点处状态时的模板宽度，计算中采用基于SDWLS梯度的线性重构获得2阶空间精度，而时间离散采用2阶保强稳Runge—Kutta方法．数值实验表明，相比于传统的一维HLL格式，文章的真正多维HLL格式具有能够分辨接触间断，以及更大的时间步长等优点．与其他能够分辨接触间断的格式（例如HLLC格式）不同，真正多维的HLL格式在计算二维问题时不会出现激波不稳定现象．

简介：在飞行器的气动外形优化设计中，参数化方法和优化算法具有十分重要的作用，对优化的计算时间、设计空间的数学特性有着深刻的影响．类别形状函数（classandshapetransformation，CST）方法是一种简洁高效的参数化方法，但对于复杂曲面很难使用统一的CST方法进行拟合．文章首先介绍了CST方法的三维实现，分析了其数学性质，提出了分块CST参数化方法，保留CST方法的特性，实现了分块曲面之间的光滑连接．针对气动外形优化设计的复杂情况，需要根据具体的飞行任务提出设计目标，并处理不同目标的矛盾问题．其次采用Pareto策略自动寻找最优方案集，并基于分块CST参数化方法、遗传算法和气动力快速计算方法，对类乘波翼身组合飞行器进行了优化设计，并改变原有问题的设定条件优化得到了全新外形．研究结果表明分块CST方法参数少，精度高，Pareto策略处理多目标准确有效，是气动外形优化设计中非常有用的工具．

简介：大视角图像匹配算法的鲁棒性与实时性直接影响飞行器对远距离目标定位的性能。针对目前仿射不变图像匹配算法实时性较差的问题,提出一种惯性信息辅助的快速大视角图像匹配方法。该方法对现有的快速图像匹配算法进行改进,避免了构建高斯金字塔,提高了算法效率。然后利用机载惯性导航信息求解实时图与参考图之间的单应性矩阵,并对实时图进行模拟视角变换以此减小图像间视角差异,克服了现有的大视角图像匹配算法盲目多次的匹配计算,实现了大视角图像的快速匹配。实验结果表明,惯性信息辅助的大视角图像匹配算法与现有的快速仿射不变性匹配算法相比,匹配效率提高了至少2倍。

简介：潜射航行体自然空化情况下,穿越水/气界面时会受到空泡溃灭的冲击载荷,对空泡进行主动通气是一种有效的降载方法,文章针对通气空泡的物理过程建立了一套完整的数值算法,采用标准k-ε两方程湍流模型,VOF多相流模型,Zwart-Gerber-Belamri空化模型,结合UDF自定义函数与动网格动态层技术,开展了通气空泡整个出水过程的数值模拟工作,研究了通气量通气时序通气方式等方面对空泡形态出水载荷等方面的影响,获得了对工程设计有参考价值的基本结论.

简介：在外挂物投放过程中,载机对外挂物具有气动干扰效应,产生附加气动力.对于弹性机翼,在外挂物分离投放时,相当于给机翼一个初始扰动,机翼将发生弹性振动,该振动也会对外挂物带来气动干扰效应.通过耦合求解非定常N-S方程刚体六自由度方程和基于模态法的结构动力学方程,对考虑弹性变形的载机外挂物分离投放过程进行模拟,研究了弹性机翼对外挂物的气动干扰效应.研究结果表明：在外挂物分离初期,弹性机翼的干扰对外挂物气动力响应产生显著影响,机翼的主要结构模态频率决定了外挂物气动力的变化频率,并且由载机机翼动弹性变形引起的干扰气动力能占到外挂物总气动力的一半左右.