基于超高速运行条件,通过建立单臂受电弓模型,在横风条件下采用分离涡模拟方法研究受电弓在不同工况下的非定常气动特性,分析其三维绕流场的涡量、流线、压力以及受电弓气动力、力矩系数的时程变化规律及频域特性,探讨了该型受电弓在高速与超高速运行时绕流特性的差异。结果表明:由于超高速运行导致受电弓气动荷载平均值和振幅增大、振荡周期减小以及对应频谱变宽,由非定常升力和横风的作用引起的俯仰力矩和侧偏力矩的作用显著,导致受电弓在垂直方向的振动加剧,故结构相对紧凑的单臂受电弓有利于减小纵向振动;但其底架高度较高,在相同的升弓角度下上臂与下臂的空间夹角减小,导致上臂与下臂连接处出现范围较大的低速尾流,小尺度分离涡的结构及分布复杂,研究结果对横风作用下受电弓气动特性研究及应用具有重要意义和价值。

针对决定超音速火箭滑索飞行试验失败关键的气动特性,文章采用经验估算、数值分析和飞行试验相结合的方法,对超音速火箭滑索进行气动特性研究。研究表明:工程估算法的结果仅在跨音速段与实际飞行结果相近,数值计算法的结果与实际飞行测试结果更为接近,所建立的数值模型、多选取的计算参数与所得到的数值结果较为可信,在结构强度允许的前提下,火箭前支撑臂采用翼型结构有助于气动阻力、提高气动升力,为同类型的超音速火箭滑索的设计与性能预测提供了依据。

倾转机翼飞行器不仅拥有直升机固有的垂直起降能力,还具备传统固定翼飞行器特有的高速巡航的特点,是目前军民用飞行器研究的热点之一。针对传统倾转机翼飞行器存在螺旋桨气动效率低、倾转机构复杂的问题,提出四发串列式倾转机翼垂直起降布局形式,对该布局飞行器进行总体设计,完成螺旋桨周围流场特性、螺旋桨间干扰特性、螺旋桨和机翼之间干扰特性的研究分析,并制作验证机进行验证。结果表明:该布局很好地解决了螺旋桨气动效率低、传动机构复杂的问题,具有较强的可实现性及实用性。

为研究螺旋型电磁炮射弹结构的气动阻力并探讨其减阻方案,采用ANSYS Fluent数值模拟了40 mm射弹高速飞行的气动特性,研究了马赫数、攻角对射弹阻力的影响规律,并通过弹体结构优化分析了其减阻效果。研究结果表明:电刷与轨道凹槽设计增加了射弹飞行阻力,其中定子电刷增阻作用最大;受弹体表面固有缺陷限制,增大射弹攻角后阻力系数与速度成正比,7 Ma条件下6°攻角与0°相比阻力系数提高了1倍;高压强梯度结合面圆角处理以及射弹底凹设计均可减阻,但前者的减阻效果更优。

为研究舵面形状对铰链力矩的影响,运用CFD技术模拟某无翼式布局弹箭在不同马赫数下的尾舵受力分布情况,分别对尾舵前缘根弦、后缘梢弦与后缘根弦进行小面积的裁剪,得到三组弹身-尾舵组合体,分别对各组合体进行数值模拟,得到各组合体在不同马赫数下的舵面压心、铰链力矩以及全弹气动特性系数。结果表明,裁剪尾舵前缘使舵面压心更分散;裁剪尾舵后缘使舵面压心更集中,有利于铰链轴的设计,可有效减小铰链力矩;裁剪尾舵对全弹的气动特性有微小的影响。

涡核模型中的涡核尺寸对自由涡尾迹(free vortex wake, FVW)方法准确预估风力机气动特性至关重要,涡核尺寸包括初始涡核半径和由于耗散效应涡核半径在尾迹中的增长. FVW方法中涡线控制方程离散采用三步三阶预估校正格式,涡核模型采用经典Lamb-Oseen模型,并考虑了涡耗散效应和拉伸效应.首先,通过气动载荷和叶尖涡涡量平均值的分析得到初始涡核半径的取值范围;然后,根据叶尖涡耗散特性的分析,确定体现涡黏性耗散效应涡核半径增长的经验常数的取值;最后,分析了涡核尺寸对叶尖涡结构的影响,进一步验证初始涡核半径和涡黏性耗散经验常数的取值对风力机气动计算的影响.结果表明:当初始涡核半径大于50%弦长时,FVW方法收敛稳定且能准确预估风轮气动载荷;综合风轮气动载荷和叶尖涡耗散特性,初始涡核半径取60%到70%弦长为宜,且对应的涡黏性耗散经验常数取...

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。

超声速双翼是一种利用激波和膨胀波相互干涉以消除激波阻力的构型。然而,双翼属于单一工作状态设计,为了衡量双翼在设计点附近的稳健性,采用非嵌入式概率配置点不确定性分析方法及Sobol全局灵敏度分析方法,研究双翼在典型工况条件下不确定性扰动对气动特性波动的影响情况。分析了在马赫数和迎角满足特定正态分布的随机扰动下,双翼表面、全流场压强的分布和气动力系数。不确定性分析结果表明,下单翼翼型最大厚度区域的压力脉动是造成气动特性波动的主要原因。灵敏度分析结果表明,马赫数是对双翼气动性能影响最大的因素。

采用计算流体力学和实验方法研究了不同网板结构对弧形滤毒罐气动特性影响。采用三维纳维-斯托克斯方程和低雷诺数修正k-ε湍流模型求解,主要分析了同一气流流量下7种弧形滤毒罐模型的通气阻力、吸附层流场结构,并进行了5种滤毒罐通气阻力和防护性能实测。研究结果表明,滤毒罐通气阻力的实验值跟模拟计算值误差较小,均在5%以内;上下网板为方形孔时,可以减小滤毒罐的通气阻力;上网板和下网板中心处孔封闭的越多,气流阻挡作用越强,相应中心区域活性炭利用低,滤毒罐防护时间缩短。

为了研究固定鸭舵简控火箭弹舵翼气动干扰特性,在验证数值方法适用性和可靠性的基础上,采用数值模拟方法对该弹气动特性进行仿真分析。计算得到不同弹长和不同舵翼相对夹角(鸭舵组件反旋角)工况下由鸭舵和尾翼产生的空气动力参数,仿真获得火箭弹外流场压力分布。研究分析了弹体长径比和舵翼相对夹角对鸭舵和尾翼气动特性的影响规律。结果表明:鸭舵与尾翼之间的气动干扰受弹体长径比影响,当弹体长径比达到一定数值时鸭舵对尾翼的气动干扰消失,且这种舵翼气动干扰特性对不同舵翼相对夹角情况同样适用;研究结果可用于简化固定鸭舵火箭弹气动特性的研究方法,提高火箭弹气动外形设计效率。