大型风力机设计对获取翼型更加全面、准确的动态载荷提出更高要求,研究翼型横摆振荡动态气动特性具有重要意义.借助"电子凸轮"技术和动态数据同步采集手段,针对翼型动态"掠效应"首次开展了横摆振荡风洞试验研究,研究表明:横摆振荡翼型的气动曲线存在明显迟滞效应,吸力面压力周期性波动是主要诱因,且随着振荡频率、初始迎角和振幅的增大,气动迟滞特性均增强;升力和压差阻力随横摆角变化的迟滞回线呈"W"形,俯仰力矩迟滞回线呈"M"形,升力差量迟滞回线呈"∞"形;负行程下翼型气动力相对于正行程下的更高,且负行程下翼型气动力随振荡频率的增大而略有增大,正行程下则明显减小;升力系数功率谱密度分布在振荡频率倍频处的能量集中的幅值随着振荡频率增大有增大趋势;吸力面1.2%和40%弦长处压力的滞回特性较强,是由于翼面剪切层涡和动态分离涡...

为了研究Taylor补丁对新型（S型）动脉旁路移植术中吻合口处流场的影响,使用数值方法研究了采用Taylor补丁和未采用该补丁的两个S型旁路移植模型内流场的血流动力学差异.对流速、壁面切应力和切应力梯度等参数进行了比较分析.结果表明,Taylor补丁对吻合口的流场有显著影响.采用Taylor补丁的模型其下游吻合口处的流场分布较未采用补丁的模型更均匀,二次流平均流速减小约34.48%,壁面切应力梯度减小约52.22%,从壁面切应力梯度方面分析,这将有助于改善血流动力学分布,抑制动脉粥样硬化.但从壁面切应力值分析,其动脉底部的壁面低切应力区明显增大,平均壁面切应力值减小30.33%,这又将促使动脉粥样硬化.因此,Taylor补丁是否对S型搭桥术具有治疗优越性,仅从血流动力学分析尚不能定论,配合数值计算结果进行动物和临床实验研究是十分必要的.

基于Tadokoro理论模型,采用有限元方法对离子交换膜金属复合材料（ionic polymermetal composite, IPMC）的电致动特性进行了数值模拟.通过比较求解控制方程中不考虑水分子扩散阻力和考虑水分子扩散力的两种计算模型,着重探讨和比较了水分子扩散阻力对钠离子携带周围水分子的迁移运动规律和变形过程中各个特征物理量的影响.结果表明,控制方程中增加水分子扩散阻力这一非线性项,对最终的宏观挠曲位移影响并不明显;但是对于钠离子浓度、等效应变、内部平衡力分布等物理量影响很大;这种影响还具有区域性特征,主要集中于电极板附近区域,其他区域影响较弱.控制方程中增加水分子扩散力可以更准确地描述钠离子在迁移过程各物理量的变化规律.

两级入轨(two stage to orbit,TSTO)飞行器在高超声速来流条件下级间分离,会在两级之间产生复杂的非定常气动干扰,直接增加TSTO级间分离失败风险.级间分离过程中的这种复杂气动干扰伴随着两级之间的激波与边界层干扰、马蹄涡、激波与尾流干扰的综合作用.本文将TSTO助推级和轨道级的复杂模型简化为两个三维楔,采用重叠动网格技术,耦合求解流动控制方程及六自由度刚体动力学方程组对级间分离过程开展模拟分析,探究级间分离流动特性及其物理机制.在数值分析过程中,针对不同抬升角度下的TSTO三维流场进行了静态和动态数值模拟,给出了不同抬升角度下的干扰流场流动规律和特性,结合流场结构和壁面压力分布以及分离流动模式阐明了两级之间这种气动干扰对TSTO气动分离的影响机制,并探讨了轨道级抬升角对TSTO安全分离的影响.结果表明两级间的气动干...

参变气动弹性建模是可变后掠翼气动弹性研究中的难点之一.当地建模技术是一种构造线性参变(LPV)模型的实用方法,但一直缺乏有效途径来解决当地气动弹性模型的不一致问题.气动弹性模型的不一致性体现在当地结构动力学模型和非定常气动力模型随参数变化的不连续性.本文提出了一种自下而上的方法,对变后掠翼不一致的当地气动弹性模型进行了一致性处理.首先,采用匈牙利算法跟踪结构模态并按模态分支进行排序,使得匹配后的模态能够保证结构动力学模型的一致性;其次,对有理函数拟合表达式中的系数矩阵进行缩放处理,解决了空气动力系数矩阵的不一致问题.采取上述两项措施后,最终生成了一致的当地状态空间气动弹性模型.这样,对一致的状态空间模型进行插值,就可快速生成任意后掠角下的气动弹性模型,使得系统的稳定性分析和慢参变响应计...

激波-激波干扰流场预测是超声速乃至高超声速流动中最具挑战性的问题之一.特别地,第Ⅳ类激波干扰由于其在壁面驻点附近产生极高的热载荷而备受关注.本文针对圆柱诱导的弓形激波和入射斜激波的干扰问题,分别基于量热完全气体模型和考虑振动激发的热完全气体模型,数值求解有黏二维可压缩NS方程,分析了高温气体效应对激波干扰流场结构,以及第Ⅳ类激波干扰流场状态参数的影响.接着,本文基于一种具有广义可分离特性的遗传算法(多层分块算法),给出能够预测不同气体模型下第Ⅳ类激波干扰流场三波点的坐标位置、超声速射流的几何形状等特征性几何结构的数学模型,进一步获得高温气体效应对激波干扰类型转变准则影响的定量化评估.激波干扰类型转变准则面上的多组临界工况的激波干扰流场结构以及壁面压力和壁面热流分布的对比结果表明,...

变体飞行器的气动弹性力学建模是当前先进飞行器设计的研究热点和难点.然而传统的气动弹性动力学建模方法对于具有结构参变特性的变体飞行器气动弹性力学研究存在建模效率低、计算复杂等问题.本研究提出了一种基于流形切空间插值的可折叠式变体机翼参数化气动弹性建模方法.首先,该方法建立若干个典型折叠角下的折叠翼结构有限元模型,通过流形切空间插值方法建立折叠翼参数化结构动力学模型.其次,采用偶极子网格法得到参数化非定常气动力模型,进而建立气动和结构相互耦合的折叠翼参数化气动弹性模型.为了验证该参数化建模方法在折叠翼气动弹性分析中的准确性,本文以一小展弦比折叠翼为研究对象,从折叠翼自由振动时的参变模态特性、颤振边界预测两方面进行了算例验证,并与直接计算方法进行了对比,进一步验证了参数化气动弹性...

高超声速飞行器防热材料在气动载荷下发生机械剥蚀,进而影响绕流流态、气动性能、热载荷等,相关颗粒剥离动力学是高超声速热防护系统设计及防热材料体系评价中的共性基础性科学问题.研究通过近壁流动量纲分析,将烧蚀颗粒剥离过程模化为单个圆球惯性烧蚀颗粒在Couette流动中的动力学问题,并采用颗粒解析的直接数值模拟方法开展数值研究,获得了烧蚀颗粒关键特征参量对颗粒输运动力学的影响规律.研究发现,随着颗粒/流体密度比ρr越大,颗粒惯性St越大,则颗粒水平和法向输运速度均减小;随着颗粒粒径dp越大,颗粒惯性St越大,则颗粒水平输运速度减小,但是,法向输运速度和位移均因大颗粒受到更大的Saffman升力而增大.此外,烧蚀颗粒法向位移远小于水平位移,颗粒以水平输运为主.本研究最终建立了颗粒启动速度归一化表达式,发现归一化颗粒启动速度...

十几年来,以高速列车为代表的高速铁路装备在长期技术积累和自主研发的基础上,经过引进消化吸收再创新、自主提升创新、全面创新和持续创新,成功研制了多代先进的高速列车产品.通过不断的技术创新,突破了高速列车系列关键技术,形成了自主研发能力,不断提升高速列车的安全性、可靠性、经济性、环保性及智能化.我国高速列车的运行速度、综合舒适度、安全性、可靠性、节能环保等各项综合性能指标优良,部分指标达到国际领先水平.论文系统回顾了我国和谐号动车组、复兴号动车组、城际动车组、前沿动车组产品的发展成就及主要技术突破,分析了高速列车研发过程中面临的复杂环境适应性、大系统复杂耦合作用、安全可靠设计、智能化应用等关键技术挑战,系统概述了高速列车故障预测与健康管理技术、车体轻量化技术、被动安全防护技术...

应用参数摄动法对可压缩N-S方程进行渐近展开，并取其零阶近似对高压下微管道液体流动特性进行了分析。对任意截面形状和面积的微管道，在等温流动假设下将其截面形状、滑移长度等对解的贡献转化为求解该截面的格林函数，并给出等截面圆形微管道流动的零阶近似解。以此分析可压缩性、黏性以及壁面滑移等因素对高压下液体微管道流动特性的影响，进一步揭示了高压驱动下液体微管道流动偏离经典Hagen-Poiseuille（HP）理论的原因。