采用数值方法研究了亚声速地面效应条件下不同翼型的气动特性,进一步以Ma=0.5来流工况为例,研究了翼型参数和飞行高度对气动特性的影响。计算结果表明在Ma为0.5、迎角为6°的地效情况下,翼型弯度减小,更容易在翼型前缘产生激波阻力;翼型下翼面后缘弯度增大使得后缘压力更高,升力系数和低头力矩相应增大;随着飞行高度的减小,地效作用加强,翼型下翼面压力增大,下翼面的升力增量大于上翼面吸力损失,机翼升力系数和升阻比增加越来越显著。

通过数值仿真方法研究了滑移地面以及旋转轮对对明线运行列车气动性能的影响。首先,建立了三车编组列车计算模型,考虑固定和滑移两种不同的地面边界条件、固定和滑移两种不同的路基边界条件、静止和旋转两种不同的轮对边界条件;其次,基于风洞试验数据验证了数值仿真的可靠性,表明了剪切应力运输湍流模型和网格划分的可行性和有效性;最后,对比四种不同组合下的明线运行列车气动性能。研究结果表明:固定地面将得到偏低的列车气动阻力系数,约减少4.27%;滑移路基使得尾车气动阻力系数和整车阻力增加约1.87%,引起这一差异主要原因在于地面和路基的表面附面层厚度差异;静止轮对和旋转轮对对列车气动阻力和升力系数都小于1.0%,因此,列车气动风洞试验可以忽略轮对旋转的影响,考虑地面边界和路基边界的影响。

为了研究机翼安装位置对翼型气动特性的影响,建立一个基于N-S(Navier-Stokes)方程的机翼气动特性数值模拟方法,机翼模型剖面为NACA0012,展弦比为4。首先通过计算结果与标准模型实验结果对比,验证三维网格和计算方法的可靠性与适用性,进一步针对车载系统的关键设计参数开展数值分析。结果表明:车顶流场相较于风洞流场,流场中的速度矢量不完全平行于前进方向,使得不同翼型安装位置处的气动力差别较大;鉴于近车顶效应对模型气动特性有较大影响,对车载试验测量结果带来不可忽视的误差,有必要采用控制实验位置的预处理手段对其进行消除或减弱。

为了研究强地效环境下超音速有翼火箭橇侧翼气动特性,采用非结构网格求解可压缩雷诺平均N-S方程模拟了有翼火箭橇侧翼气动绕流情况,通过有无地面效应、侧翼攻角变化、侧翼连接位置变化等工况条件下侧翼气动特性结果对比,给出了多种工况条件下侧翼气动特性规律;结果表明:强地效环境下有翼火箭橇侧翼气动升力变化剧烈,增幅约41%;侧翼攻角在-6°~6°,气动升力逐渐增加,气动阻力逐渐减小,升阻比先减小后增大;侧翼连接位置的变化气动特性总体上表现并不敏感。

精确预示地面效应下高速火箭橇的气动特性及流场规律对高速火箭橇的设计和评估具有重要意义。本文应用有限体积方法,研究了湍流模型对火箭橇气动特性计算精度的影响,建立了基于realizable k-ε湍流模型的火箭橇气动特性的高精度数值计算方法;结合风洞试验方法,研究了雷诺数和地面效应对高速火箭橇流场流动规律的影响,分析了火箭橇气动特性。结果表明,火箭橇阻力系数随雷诺数增大而减小,升力系数和俯仰力矩系数随雷诺数增大而增大,但雷诺数对高速火箭橇气动特性的影响较小;地面效应会使火箭橇流场发生激波-激波干扰、激波-边界层干扰和激波反复反射等复杂气动现象,大幅提升了火箭橇的升力系数和俯仰力矩系数,但对阻力系数的影响较小。研究为高速火箭橇气动外形的设计及运动稳定性的评估提供依据。

地面效应引起的镜像涡系对超低空空投任务影响显著,文章在分析地面效应对某运输机纵向气动特性影响的基础上,研究了地面效应对某运输机静、动稳定性的影响。基于Routh-Hurwitz稳定性判据,推导了保证执行超低空空投任务的载机其稳定飞行的纵向气动导数范围。仿真验证结果表明,文章研究结论对提出执行超低空空投载机的任务性能指标和制定载机操纵品质指标具有重要参考价值。

采用有限体积法和k-ωSST湍流模型求解雷诺平均N-S方程，使用运动壁面边界条件模拟地面的相对运动，研究了地面效应对带扰流板下偏的多段翼型气动特性的影响，并分析了地效影响下升力系数减小的原因。结果表明:随着离地高度的减小，多段翼型的升力和阻力减小，升阻比有所增大;升力系数的减小幅值随着离地高度的减小和迎角的增大逐渐增大，最大可以减小22%左右;地效影响下，主翼上表面吸力减小导致的升力系数减小幅值是下表面压力增大导致的升力系数增大幅值的3倍以上。升力系数减小原因分析表明:（1）地面效应对干净翼型升力系数的影响与迎角范围有关，在中小迎角下升力系数增大，在大迎角下升力系数减小，而多段翼型往往工作在大迎角下的起降阶段，故其升力系数在地效作用下减小;（2）扰流板下偏前后的升力系数增量随着离地高...

利用风洞试验、CFD方法,开展了风洞试验地面效应对列车流场结构及气动力影响研究.研究发现在头车部分,与静止地面边界条件相比,移动地面边界条件下列车鼻尖点以及轨道两侧的涡旋结构较少.头车流线型部分,静止地面条件下列车周围以及列车与轨道之间的涡量强度较移动地面条件下大,随着涡旋结构向后发展过程中不断衰减,在尾车流线型部分静止地面下列车周围的涡量强度小于移动地面条件.相对于静止地面边界条件,移动地面边界条件下头车阻力系数增大了1.31%,中车阻力系数增大了5.21%,尾车阻力系数增大了5.90%.相对于静止地面边界条件,移动地面边界条件下头车升力系数增大了27.85%,中车升力系数减小了13.80%,尾车升力系数减小了31.11%.

针对悬停状态四旋翼植保机在不同轴间距下对推力的影响进行研究。以十字形四旋翼植保机相邻螺旋桨轴间距作为研究对象，为消除外界因素对轴间距推力实验的影响，先后进行地面效应分析、实验平台搭建、实验平台误差测量实验，最后进行轴间距对推力性能影响实验，并对实验所测得数据进行分析。实验结果表明：轴间距的大小对相邻螺旋桨推力损失影响很大，间距较小时影响尤为突出，在大区间轴间距为（2．1～3．0）只之间变化时，推力先增大后减小最后趋于稳定值，当间距为2．5用寸所产生的推力最大。细化小区间（2．4～2．6）R，得到推力变化趋势与大区间相似，但间距为2．5R1时所产生的推力最大。

在ＫＤ－０３低速风洞中研制了一种边界层可人为的均匀抽吸地板，研究了在各种来流速度下均匀抽吸地板上边界层与抽吸系数的关系。在该地板上对高速列车模型气动力与地板边界层的关系进行了实验研究。对实验的几种模型状态，边界层吸附使列车模型所受阻力、负向升力和低头力矩均明显增加，其增量与模型底部形状有关；在有侧滑角时，边界层吸附对模型气动力的六个分量均有影响。在没有边界层控制的固定地板上进行高速列车模型风洞实验