高超音速湍流分离流研究

激波诱导的湍流边界层分离,由于其流场结构复杂并具有高度不稳定性,目前理论计算还无法准确模拟,因而一直是航空、航天和其它许多应用流体力学领域的一个难题。航天飞机和其它高速再入飞行器的表面翼、襟、进气道入口等处,由于激波与湍流边界层相互作用,使物面边界层产生分离一再附,引起严重的局部气动加热,而分离激波出现的大尺度低频振荡,不仅产生严重的气动噪声,还会引起振动疲劳,直接影响飞行器的性能和安全。因此,选择飞行器表面若干典型有实际意义的局部激波干扰流场,研究它们的流动特性,并在一定认识的基础上建立近似的预测模式和开发实用的控制方法,已成为当今航天高技术领域空气动力学研究的一个热点。     

模拟跨声速湍流的线性和非线性涡粘性湍流模式

讨论应用线性和非线性涡粘性湍流模式计算跨声速湍流 .用于比较的 3个线性湍流模式是Shih和Lumley的k ε模式 ,CMOTT模式和SST模式 .2个非线性模式是Shih ,Zhu和Lumleyd的二阶模式 ,以及Shih等的三阶模式 .计算的典型流动是绕凸起的跨声速流动 ,该流动的特征是激波与边界层相互作用且伴有流动分离 .计算结果表明非线性湍流模式具有明显的优势 .     

高超声速复杂流动中湍流模式的研究

研究了标准k ε模式 ,双尺度湍流模式 ,并对其在壁面附近作出长度尺度修正 在此基础上 ,选择了几个基准流动 :二维可压缩拐角、锥柱裙组合体绕流和斜激波 /平板湍流边界层干扰 ,进行数值计算 .通过数值计算和实验结果的比较 ,发现修正湍流模式对流动分离、摩阻和热流的计算具有更好的效果 .     

湍流实验研究中的某些进展

本文介绍过去十年我们在湍流实验研究中取得的某些进展。如边界层湍流中的高阶共振干涉,二维混合层中的转捩过程,拟序结构和近声场的相互作用,不稳定波辐射噪声,自由气流中的湍流对湍流分离的影响等。某些关于湍流模式理论以及粒子群和湍流相互作用的实验研究将在不久可得到某些有意义的结果。     

荆门固定式边界层风廓线雷达系统介绍

风廓线雷达是一种先进的垂直风和温度廓线的检测设备,可以提供高的空气连续数据的时间和空间分辨率,又能反映湍流边界层,具有良好的应用前景。本文介绍了风廓线雷达的历史、荆门CLC-11-D型固定式边界层风廓线雷达的基本原理。     

基于凹坑型非光滑表面结构的公路自行车轮组减阻应用分析

空气阻力是公路自行车行进阻力的重要组成部分之一,围绕如何有效减低空气阻力已经展开了广泛的研究并取得了大量应用成果。本文基于非光滑车表自行车的空气阻力特征,分析凹坑型非光滑表面结构的减阻原理,探究凹坑型非光滑表面设计轮组在公路自行车行进过程中发挥的减阻效用。研究结果表明凹坑型非光滑表面通过凹坑产生紊流来延缓边界层分离的设计可以有效的平衡气压缓解压差阻力、降低空气阻力。研究论证了基于凹坑型非光滑表面结构的公路自行车轮组在降低空气阻力方面的可行性,为公路自行车的减阻研究提供新的思路。     

边界层风速和湍流交换系数的铅直分布

应用实测风、温廓线资料,结合边界层数值模式,对全边界层的湍流交换系数K与风速的铅直分布规律进行研究,对由相似理论导出的风廓线对数加多项式近似律进行检验,给出了估算平原地区边界联风速和K值铅直分布的较简便方法。     

基于短波天波通信信噪比阈值的海上跳数估算

为确定海上短波通信中信号强度在低于可用信噪比阈值之前能够达到的最大跳数,本技术在平静海面反射损耗模型的基础上引入三维波函数进行湍流海面仿真,综合考虑湍流对海水的介电常数、电导率等相关参数的影响,建立了湍流海面反射损耗模型,并根据信噪比公式建立信号跳数模型利用MATLAB编程求解,对比平静海面跳数,发现湍流海面的信号跳数小于平静海面,符合实际情况,证明模型具有合理性。     

正多面棱体标准装置检定分度台的不确定度研究

本文建立用3等正23面棱体检定光学、数显分度台的正多面棱体标准装置的检定原理数学模型,分析了该检定装置的测量不确定度、测量重复性和测量稳定性,并进行了不确定度的验证,符合相关国家校准规范要求,其评定方法对计量检定人员开展工作具有一定指导价值。     

环形容器内双扩散对流的数值模拟

通过数值模拟 ,研究了温度和浓度梯度为水平方向、内壁和外壁上的温度和浓度保持定值的竖直环形容器内的双扩散对流结构 ,其中浮升力之比N =GrS GrT=- 1 ,GrS 和GrT 分别为溶质格拉晓夫数和热格拉晓夫数 .首先对环形容器与矩形容器内的双扩散对流状况进行了比较 ;然后着重分析了在双扩散对流情况下竖直环形容器内壁面处的热 (溶质 )边界层以及平均传热 (质 )率Nu(Sh)随Le数的变化情况 .结果表明 ,溶质边界层的厚度随着Le数的增大逐渐减小 ,而热边界层随Le数的变化不大 ;与Sh数一直随Le数的增大呈明显的上升趋势不同 ,当Le>1 0后Nu数随Le数的变化趋于平缓     

兰州市城区稳定边界层变化规律的初步研究

兰州市城区空气污染严重与其特殊的大气边界层密切相关。利用兰州市城区现有大气边界层探测资料 ,采用多种稳定度参数计算方法 ,统计分析了该市大气层结稳定度的时空分布规律及其与天气形势的关系 ,发现兰州市城区冬季大气稳定边界层日间存在发生或发展的特有现象 ,并探寻了其形成机制 ,从而为兰州市开展空气污染预报提供可靠的理论依据     

高超声速边界层工程转捩模式研究

在流动从层流过渡到湍流的转捩区域,传统的湍流模式由于没有考虑到脉动的间歇性,因此不能很好给出转捩区域流动的发展过程。考虑湍流脉动的间歇性,引入间歇因子,根据Hassan构造湍流转捩模式的思想来建立基于SST湍流模式的湍流工程转捩模式。应用该工程转捩模式,数值模拟了轴对称高超音速尖锥绕流,计算结果与实验符合良好,表明作者发展的工程转捩模式可以成功应用于高超声速飞行器工程转捩问题的计算。     

全边界层风速廓线规律

应用实测风速廓线资料,进行多元回归分析,得到了中性、稳定和不稳定条件下的全边界层风速分布对数～多项式律和指数律.这些风速廓线规律给出了估算平原地区全边界层风速铅直分布的简便方法。     

Land-surface processes and summer-cloud-precipitation characteristics in the Tibetan Plateau and their effects on downstream weather: a review and perspective

Correct understanding of the land-surface processes and cloud-precipitation processes in the Tibetan Plateau (TP) is an important prerequisite for the study and forecast of the downstream activities of weather systems and one of the key points for understanding the global atmospheric movement. In order to show the achievements that have been made, this paper reviews the progress on the observations for the atmospheric boundary layer, land-surface heat fluxes, cloud-precipitation distributions and vertical structures by using ground- and space-based multiplatform, multisensor instruments and the effect of the cloud system in the TP on the downstream weather. The results show that the form drag related to the topography, land–atmosphere momentum and scalar fluxes is an important part of the parameterization process. The sensible heat flux decreased especially in the central and northern TP caused by the decrease in wind speeds and the differences in the ground-air temperatures. Observations show that the cloud and precipitation over the TP have a strong diurnal variation. Studies also show the compressed-air column in the troposphere by the higher-altitude terrain of the TP makes particles inside clouds vary at a shorter distance in the vertical direction than those in the non-plateau area so that precipitation intensity over the TP is usually small with short duration, and the vertical structure of the convective precipitation over the TP is obviously different from that in other regions. In addition, the influence of the TP on severe weather downstream is preliminarily understood from the mechanism. It is necessary to use model simulations and observation techniques to reveal the difference between cloud precipitation in the TP and non-plateau areas in order to understand the cloud microphysical parameters over the TP and the processes of the land boundary layer affecting cloud, precipitation and weather in the downstream regions.     

Re及Ma对边界层的影响分析

本文分析了跨音速流中Ma及Re对边界层的影响,结论为Ma的增加使得激波强度增加,流向逆压梯度增加,边界层厚度增加较快,容易分离;Re的增加有两个效应：一是使得转捩提前,二是使得边界层变薄。R e增加使得激波后机翼表面压力降低,升力损失减小。跨音速范围内,Re对边界层与外流的干扰十分显著。     

网格划分形式对双圆柱串列绕流模拟的影响

应用流体软件Fluent,在二维层流模型下,模拟间距比为2.5的双圆柱串列绕流。两圆柱外围分别采用圆、正方形、六边形和半圆分块,构成结构网格和非结构网格共五种形式,对比流场形态和以往升阻力系数结果。结果表明：五种分块形式所得流场流态几乎一样,但三角形网格和混合网格等非结构网格有较强的边界适应性,而四边形结构网格可节省计算时间。可见,除半圆形分区非结构网格的升阻力系数出现非负外,其他几种网格均与前人研究较接近。     

化合物晶体Bridgman生长过程中的溶质再分布

本文以HgCdTe化合物的晶体生长为例，针对竖直Bridgman晶体生长过程，数值模拟了液相区界面处溶质分凝产生的溶质扩散边界层随拉晶速度和初始浓度的变化情况。结果表明：在拉晶速度从小变大的情况下，相变界面处溶质扩散受到抑制，浓度边界层变得越来越薄；当初始浓度不同时，分凝系数的变化决定了晶体生长过程中析出成分的多少，从而影响到液相区的溶质扩散情况，随着初始浓度的增大，溶质边界层有变薄的趋势，并且当初始浓度较大时这种趋势更为明显。     

铅直不均匀大气流场中污染物扩散规律的研究

运用三年的实测资料,将水平流场存在明显转折的层次定为分界层。当实际源强排放的污染物,由扩散作用铅直通过该层,相应产生了一个新的污染源,从而得到了形成分界层下各处的污染浓度解。上下层风向不同时,污染物的横向扩散范围变大,且地面污染浓度轴线随着距离增加,具有逐渐向下层的下风处偏移的规律。