采用阻尼网数值模型和改进的延迟脱落涡(IDDES)湍流模拟方法,计算了阻尼网用于控制圆柱流动和噪声的场景,研究了阻尼网的控制机理和规律。计算中,阻尼网呈圆弧形,放置于圆柱之前,探索了不同开孔率的影响。阻尼网能够通过影响圆柱的分离区和涡脱特性来影响振动和噪声辐射。开孔率为0.55时,阻尼网可以消除由圆柱涡脱引起的主导频率振动,极大降低下游尾迹区的湍流脉动,无量纲湍动能最大值从0.19降到0.09。在远场噪声方面,该阻尼网能在90°方向降低总声压级3.5 dB。

有效抑制压气机叶片表面的分离是提高压气机效率和稳定裕度的重要手段。在前人研究的基础上详细分析了绊线形状(椭圆形、圆形、三角形)对压气机流动分离控制的影响。研究结果表明:不同绊线形状对压气机的流动控制效果不尽相同。在不同攻角下,在分离点位置添加椭圆形绊线使得压气机在整个工况范围内损失都较低,在正攻角范围内使得压气机总压损失至少降低18%,而圆弧形和三角形绊线则控制效果不佳。说明选择合适的绊线形状对压气机流动控制具有重要意义。

利用数值模拟方法,研究了双级涡轮环境下常规凹槽叶尖和吸力面肋条尾缘开缝凹槽叶尖对泄漏损失的影响。基于叶尖端区流动结构,探讨了吸力面肋条尾缘开缝凹槽几何对叶尖泄漏损失的影响及上游凹槽叶尖对下游气动损失的影响机理。结果表明,相比常规凹槽叶尖,吸力面肋条尾缘附近合理的开缝结构不仅能增强刮削涡对泄漏流动的控制作用,而且还能减小叶尖中下游泄漏流与主流的夹角,对涡轮级气动性能的提升更加有利。在双级涡轮环境中,第一级转子凹槽叶尖对第二级涡轮气动性能的作用不可忽视。第一级转子凹槽叶尖通过控制泄漏涡的发展降低下游静子机匣边界层速度梯度,从而减弱了静子机匣通道涡强度,进而减小了第二级静子气动损失。

脉冲吹气消耗的气源少,控制效果更好,在无操纵面飞行器上有使用价值。本文对带有吹气装置的机翼模型进行了风洞测力试验,开展了脉冲吹气的增升、滚转控制效果研究,以及吹气脉冲频率、占空比等参数对翼型升力、滚转力矩的影响规律研究。结果表明,环量控制机翼在脉冲吹气情况下能够产生和定常吹气相当的增升效果,在占空比为0.8时,不同频率下脉冲吹气产生的升力系数和定常吹气时基本一致。同时,脉冲吹气能够产生飞行所需的滚转力矩,在占空比为0.8时,环量控制装置产生的滚转力矩最大。

随着机器学习方法的不断发展,形成了各类算法,已有学者将其应用于流体机械的流动计算、流动控制以及优化设计。以深度学习为代表的机器学习方法具有强大的归纳学习能力,能够自主进行特征学习,不仅可以直接利用实验和数值模拟数据,从中挖掘出潜在的流场信息,更可以在优化设计过程中实现自适应的设计参数探索,以实现快速、鲁棒、全局且高效的优化,因此可以作为一种全新的流体机械优化设计方法。本文概述了流体机械气动优化的现状、机器学习方法的研究现状、机器学习在流动计算、流动控制以及流体机械优化设计中的应用现状,并指出了深度学习在流体机械优化设计上的应用前景。

文章通过数值模拟方法研究了不同相对厚度的前缘缝翼对S809翼型气动性能的影响,并揭示了前缘缝翼相对厚度对流动控制产生影响的机理。研究结果表明:在大攻角下,空气流经过前缘缝翼会在其尾部产生涡旋,尾缘涡旋的形成有助于抑制S809翼型流动分离,进而改善翼型绕流场;不同相对厚度的前缘缝翼产生尾缘涡旋不同的流动轨迹,对翼型的流动控制作用效果不同;相同条件下,前缘安装最大相对厚度为35%的前缘缝翼能够将S809翼型最大升力系数提升至1.25,失速攻角推迟至17.21°;安装最大相对厚度为14%的前缘缝翼,能够使S809翼型最大升力系数提升至1.53,并使翼型在攻角为20.16°时仍未发生失速。

用流动显示技术研究矢量单喷流对６５°尖前缘三角翼前缘涡破裂影响的实验结果表明，偏转角度小于１０°时，矢量喷流对前缘涡破裂的影响很少；随着喷流偏转角的增大，喷流对流动控制的作用越来越大，喷流使喷流偏转方一侧前缘涡破裂位置的延迟量增大，而另一侧前缘涡有提前破裂的趋势。在相同的喷流情况下，随着攻角的增大，喷流的控制效果有减弱的趋势；另外当攻角α＝４０°时，很小的喷流就可以使前缘涡由左右掺混谱为喷流方向的

针对作者自行开发的一类安装配流板的新型电动蝶阀模型，进行了三维数值模拟和实验研究。数值分析采用RNGκ-ε模型和非结构化网格SIMPLE计算方法，对不同开度下电动蝶阀的三维湍流流动进行了数值计算。实验研究在自行建造的具有高精度数据采样功能的调节阀专门实验台中进行。计算和实验所获得的阀门相对Kvs值与蝶阀开度特性曲线的对比结果表明，采用三维CFD进行新蝶阀模型设计开发的技术完全可行。

高超声速(Ma_∞=6.0)炮风洞中带超声速(Ma_c=3.0)喷流光学头罩受到周围绕流影响出现气动光学畸变.利用基于背景纹影(background oriented schlieren, BOS)的波前测试方法测量了光学波前畸变.研究结果表明:瞄视误差(bore sight error, BSE)与喷流压比(pressure ratio of jet, PRJ)之间近似呈正相关.在有喷流的情况下,压力匹配时瞄视误差相对比较小,并且喷流压比对气动光学高阶畸变的影响不显著.微型涡流发生器(micro vortex generator, MVG)对瞄视误差影响不明显,但是对气动光学高阶畸变的影响较为显著.基于波前互相关结果,施加微型涡流发生器之后,波前结构尺寸从0.2A_D减小为0.1A_D.结构尺寸的减小较为有效地抑制了气动光学高阶畸变并且提高了波前的稳定性.

针对目前液压放大式基准测力机电液伺服压力控制系统存在的压力镇定时间长、工作液压缸活塞位置存在静差以及压力过冲等问题,提出了对电液控制系统进行压力-位置分段控制的方法.试验表明,该方法能有效解决上述问题.在确保液压缸平衡的同时,将压力精度控制在万分之一以内.