压力敏感涂料测量技术在掠型叶栅表面测压中的应用

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作者 高丽敏 雷祥福 +3 位作者 杨冠华 孙大坤 常龙睿 高天宇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期210-221,共12页

为了获得某掠型叶片吸力面压力分布,对一稠度为1.53,掠角为10.7°的掠叶栅进行了光路布局以及压力敏感涂料(PSP)压力测量,利用图像处理和三维重构算法得到了可读性高、便于数据提取的三维叶片吸力面压力分布,并和测压孔测量结果进... 为了获得某掠型叶片吸力面压力分布,对一稠度为1.53,掠角为10.7°的掠叶栅进行了光路布局以及压力敏感涂料(PSP)压力测量,利用图像处理和三维重构算法得到了可读性高、便于数据提取的三维叶片吸力面压力分布,并和测压孔测量结果进行了对比。结果表明:利用自主发展的光路布局方法,有效解决了叶片表面光照辐照度不均匀、拍摄视角受限的问题;得到了高信噪比的原始压敏图像以及宽范围多工况的掠叶栅吸力面全域压力分布。与测压孔测量相比,PSP测量误差在5%以内,并且PSP测量结果还捕捉到了峰值等熵马赫数位置沿弦向的迁移以及叶片尾缘的气流分离现象。对不同攻角和来流马赫数下的掠型叶片吸力面压力分布进行分析:掠型叶片在零攻角和正攻角下存在明显的径向压力梯度,促使后掠型叶片气流向前掠迁移,增加了前掠下流低能流体的能量,使得前掠更有利于延迟角区分离,后掠则更容易发生角区分离;掠型叶片在低来流马赫数下展向压力对称性良好,掠设计的影响不显著,高来流马赫数则放大了前后掠对角区分离控制效果的不同。相比传统测压孔有限的压力分辨率,PSP测量可为掠型叶片设计和流动机理分析提供丰富可靠的压力实验数据。 展开更多

关键词 压力敏感涂料 光路布局 掠型叶片 压力测量 角区分离 掠角

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高亚声速下附面层抽吸控制压气机叶栅流动分离的研究 被引量：6

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作者 高丽敏 郭彦超 +1 位作者 李瑞宇 刘锬韬 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期138-147,共10页

为研究高亚声速下附面层抽吸参数对流动分离控制的效果和机理,以高负荷扩压叶栅为研究对象,通过数值方法研究了抽吸布局和抽吸流量对叶栅内部流动分离控制效果的影响。结果表明,附面层抽吸能够显著改善叶栅内部流动,降低因附面层分离和... 为研究高亚声速下附面层抽吸参数对流动分离控制的效果和机理,以高负荷扩压叶栅为研究对象,通过数值方法研究了抽吸布局和抽吸流量对叶栅内部流动分离控制效果的影响。结果表明,附面层抽吸能够显著改善叶栅内部流动,降低因附面层分离和端区角区分离、相互掺混造成的流动损失;高亚声速下附面层抽吸的最佳位置在附面层充分发展区域而非分离起始点附近;1.32%抽吸流量下,在叶片吸力面距离尾缘34%弦长处进行附面层抽吸的效果最佳,叶栅总损失降低54.03%;各抽吸槽因抽吸强度的降低使组合抽吸对于进一步改善流动效果并不明显;抽吸流量与抽吸效果呈正相关的关系,但是高亚声速下通过附面层抽吸无法完全消除高负荷叶栅内部角区分离。 展开更多

关键词 高负荷叶栅 附面层抽吸 高亚声速 流动分离 压气机叶栅

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基于响应面方法的风力机叶片多目标优化设计研究 被引量：10

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作者 邓磊 乔志德 +1 位作者 宋文萍 高永卫 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期405-410,共6页

运用基于响应面方法的优化设计技术,于径向使用NPU-WA-风力机专用翼型族的某1.5MW水平轴风力机叶片的多目标、多约束优化设计研究中。风力机气动性能使用基于叶素-动量理论的风力机性能分析和设计软件PROPID51。设计变量为叶片径向外形... 运用基于响应面方法的优化设计技术,于径向使用NPU-WA-风力机专用翼型族的某1.5MW水平轴风力机叶片的多目标、多约束优化设计研究中。风力机气动性能使用基于叶素-动量理论的风力机性能分析和设计软件PROPID51。设计变量为叶片径向外形参数,包括弦长和扭转角分布,但是相对厚度保持不变;设计目标为年发电量和功率系数的最大化;在多目标优化中,使用"统一目标函数"法将多个设计目标函数通过加权求和统一到一个目标函数中。为减小计算量,响应面模型使用不含二阶交叉项的二阶多项式模型;构建模型中试验点的选择满足D-优化准则。以某1.5MW变速变矩型风力机叶片为例,进行了优化设计研究。叶片径向使用西北工业大学翼型研究中心设计的NPU-WA-风力机专用翼型族,使用CFD计算的气动性能数据作为输入进行了设计,分析了目标函数的权值分配对设计结果的影响;使用风洞测量自由转捩的气动性能数据进行了设计并分析了表面光滑条件对气动性能的影响。 展开更多

关键词 水平轴风力机 响应面方法 优化设计 多目标 NPU-WA翼型族

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高升阻比自然层流翼型多点/多目标优化设计 被引量：12

4

作者 邓磊 乔志德 +1 位作者 杨旭东 熊俊涛 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2011年第3期330-335,共6页

研究并发展了一套进行高升阻比自然层流翼型多设计点/多设计目标的优化设计方法。为减少设计中的计算量,使用了XFOIL程序进行流场计算。使用基于响应面方法的优化方法进行最优化计算,并使用了不含二阶交叉项的二阶多项式模型作为响应面... 研究并发展了一套进行高升阻比自然层流翼型多设计点/多设计目标的优化设计方法。为减少设计中的计算量,使用了XFOIL程序进行流场计算。使用基于响应面方法的优化方法进行最优化计算,并使用了不含二阶交叉项的二阶多项式模型作为响应面模型,大大减少了构造模型所需的试验次数,使进行更多设计变量和多点设计成为可能。试验点的选择满足D-优化准则。研究了设计点及目标函数的选择,进行了单点/单目标及多点/多目标的设计,结果表明:多点/多目标设计可以很好的改善单点设计中非设计点性能变差的缺点,设计结果有工程实用价值。 展开更多

关键词 高升阻比 自然层流翼型 多目标设计 优化设计 响应面方法

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基于响应面法的低速翼型气动优化设计 被引量：9

5

作者 邓磊 乔志德 +1 位作者 杨旭东 熊俊涛 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期430-435,共6页

响应面方法相较于其它直接优化方法有其高效、实用的优势,此前的研究更多地将响应面方法用于超音速和跨音速翼型的减阻优化设计中。本文将此方法应用于低速翼型优化设计中,进行了基于RANS(Reynolds-Aver-aged Navier-Stokes)方程和自由... 响应面方法相较于其它直接优化方法有其高效、实用的优势,此前的研究更多地将响应面方法用于超音速和跨音速翼型的减阻优化设计中。本文将此方法应用于低速翼型优化设计中,进行了基于RANS(Reynolds-Aver-aged Navier-Stokes)方程和自由转捩预测耦合求解的低速翼型气动优化设计。通过计算附面层方程得到附面层参数并用en方法计算转捩位置,并考虑了T-S波和层流分离造成的转捩。RANS方程计算中,使用了转捩过渡区模型,以保证附面层外边界压力分布的精度。RANS方程和转捩预测迭代进行至转捩位置收敛。在响应面模型计算中,使用不含二阶交叉项的二阶多项式模型,减少了构造模型所需的计算量;合理的选择设计空间保证了构造的响应面模型具有较高的精度。使用三个设计点的多目标优化设计,保证了设计的合理性。通过对NACA64(1)-112翼型优化计算结果表明,本文的方法可以有效地进行低速翼型的气动优化,各设计点上转捩位置也得到了改善,有较好的工程实用前景。 展开更多

关键词 响应面方法 RANS方程 转捩预测 低速翼型 优化设计

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面向高超声速飞行器的宽速域翼型优化设计 被引量：6

6

作者 张阳 韩忠华 +3 位作者 周正 汤继斌 张科施 宋文萍 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期111-127,I0002,共18页

宽速域气动设计是水平起降高超声速飞行器研制的瓶颈问题之一。水平起降高超声速飞行器在飞行过程中需要经历亚、跨、超和高超声速多个速域,而适应不同速域的最佳气动外形相互矛盾,使得实现良好的宽速域气动设计面临极大挑战。首先,针... 宽速域气动设计是水平起降高超声速飞行器研制的瓶颈问题之一。水平起降高超声速飞行器在飞行过程中需要经历亚、跨、超和高超声速多个速域,而适应不同速域的最佳气动外形相互矛盾,使得实现良好的宽速域气动设计面临极大挑战。首先,针对高超声速飞行器宽速域翼型气动设计问题,发展了基于代理模型的高效全局气动优化设计方法,并设计出一种相对厚度为4%、有一定弯度、下表面具有双“S”形特征的宽速域翼型。将新翼型与常规四边形和双弧形翼型进行了气动特性对比,并进行了流动机理分析,结果表明新翼型的宽速域综合气动特性显著优于常规翼型,从而证明发展兼顾亚、跨、超和高超声速气动性能的宽速域翼型是可行的。其次,开展了宽速域翼型的多目标优化设计,通过分析Pareto解集中翼型的宽速域气动性能随几何外形变化的演化规律,进一步解释了有一定弯度、下表面呈双“S”形的薄翼型能够协调亚、跨、超声速与高超声速气动性能的原理。最后,采用平面外形为梯形的机翼,进行了三维机翼构型下的宽速域翼型多目标优化设计。三维优化设计结果与二维结果具有相似的几何特征和压力分布,说明这种通过下表面双“S”形小弯度薄翼型来兼顾亚、跨、超和高超声速气动性能的宽速域流动机理同样适用于三维情况,也证实了翼型设计对于宽速域高超声速飞行器仍然具有重要意义。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 宽速域气动设计 翼型 气动优化设计 多目标优化

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真实运行状态下叶顶间隙尺寸波动对跨声速转子气动性能的影响研究 被引量：11

7

作者 马驰 高丽敏 +1 位作者 李瑞宇 李杰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1958-1966,共9页

为分析跨声速转子实时波动的叶顶间隙尺寸对气动性能的影响,对跨声速压气机转子真实运行状态下一个稳定工况实时波动的叶顶间隙数据进行统计分析,获得了叶顶间隙尺寸的总体水平、波动幅值和概率分布形式。以跨声速压气机转子NASA Rotor... 为分析跨声速转子实时波动的叶顶间隙尺寸对气动性能的影响,对跨声速压气机转子真实运行状态下一个稳定工况实时波动的叶顶间隙数据进行统计分析,获得了叶顶间隙尺寸的总体水平、波动幅值和概率分布形式。以跨声速压气机转子NASA Rotor 37为研究对象,采用非嵌入式混沌多项式不确定性量化方法,对100%转速下近失速和峰值效率两个工况施加相同叶顶间隙波动对跨声速转子气动性能的影响进行了不确定性量化分析。结果表明,真实运行状态下叶顶间隙波动对气动性能的总体水平无影响,但会缩小喘振裕度3.75%;近失速工况对叶顶间隙波动更为敏感,各参数的相对波动幅值均较峰值效率工况有所增大,等熵效率受叶顶间隙波动的影响比质量流量和总压比大;近失速工况下叶顶间隙波动在叶高方向上的影响范围和强度均大于峰值效率工况,98%叶高位置处静压系数和总压损失系数最大相对波动幅值分别可达14.84%和5%。峰值效率工况下流场中的不确定性主要由叶顶泄漏流及其与激波相互作用引起;而近失速工况下流场当中的不确定性则是由激波和吸力面分离流动起主要作用。 展开更多

关键词 不确定性量化 跨声速压气机转子 叶顶间隙 气动性能 非嵌入式混沌多项式

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基于迎风格式伴随方程的飞行器边界特性设计方法

8

作者 邓俊 高正红 +2 位作者 黄江涛 赵轲 夏露 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第1期281-292,共12页

飞行器的边界特性决定了其安全性和飞行性能,是飞行器设计的难点和重点。引入迎风格式伴随方程和不同的通量限制器处理形式,提高复杂流动问题的伴随方程求解精度、效率和鲁棒性,拓展伴随优化方法在飞行器边界特性设计的应用范围。介绍... 飞行器的边界特性决定了其安全性和飞行性能,是飞行器设计的难点和重点。引入迎风格式伴随方程和不同的通量限制器处理形式,提高复杂流动问题的伴随方程求解精度、效率和鲁棒性,拓展伴随优化方法在飞行器边界特性设计的应用范围。介绍了离散伴随求解梯度的基本原理,在此基础上推导了伴随方程的无黏项及其边界条件的变分形式,根据通量限制器的处理方式,形成一阶精度、二阶精度和混合精度的伴随方程。对伴随方程的边界处理措施进行了研究。通过ONERA M6机翼梯度精度和鲁棒性验证算例,对比迎风格式和中心格式的伴随方程求解性能,分析限制器和边界处理措施对伴随方程的收敛性和梯度精度的影响。通过CRM翼身组合体巡航气动优化设计和边界特性优化设计算例,验证了求解器对飞行器巡航性能设计和边界特性设计的有效性。计算和设计结果表明,建立的迎风格式伴随方程求解方法鲁棒和梯度精度高,能够适用于飞行器边界特性设计难题的求解。 展开更多

关键词 迎风格式 通量限制器 离散伴随方程 梯度计算 边界特性 气动优化

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水平轴风力机翼型大攻角气动性能计算研究 被引量：4

9

作者 邓磊 乔志德 +1 位作者 杨旭东 熊俊涛 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期414-418,共5页

耦合RANS和基于线性稳定性分析的eN转捩预测方法,进行风力机翼型的大攻角气动性能计算,以期提供风力机叶片分析/设计中使用翼型的更为准确和完备的气动性能数据。以风力机翼型S809为例,计算了翼型表面从出现分离气泡到大面积分离的情形... 耦合RANS和基于线性稳定性分析的eN转捩预测方法,进行风力机翼型的大攻角气动性能计算,以期提供风力机叶片分析/设计中使用翼型的更为准确和完备的气动性能数据。以风力机翼型S809为例,计算了翼型表面从出现分离气泡到大面积分离的情形,并比较了S-A和B-L两种湍流模型对计算结果的影响。通过对已有经典风力机翼型DU97-W-300和新设计风力机翼型WA21ak5在-180°～180°攻角范围内的气动计算,对计算结果和实验结果以及国外风力机叶片分析/设计中使用的基于Viterna方法由有限攻角范围的气动性能外推到-180°～180°的结果进行比较。结果表明,RANS方程计算气动性能和实验结果吻合较好,为建立风力机翼型气动性能数据库提供了基础。 展开更多

关键词 风力机 翼型 大攻角 Viterna方法 Navier—Stokes方程

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风力机翼型极大迎角风洞直接测力试验技术 被引量：2

10

作者 焦予秦 陈希平 +2 位作者 王龙 高永卫 肖春生 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1911-1916,共6页

在西北工业大学NF-3风洞的二元试验段开展风力机翼型极大迎角（±180°）条件下气动力和力矩的直接测量研究。介绍了极大迎角条件翼型测力试验的设备及试验方法。分析试验测试天平量程匹配与常规迎角翼型测力试验时的差异。试... 在西北工业大学NF-3风洞的二元试验段开展风力机翼型极大迎角（±180°）条件下气动力和力矩的直接测量研究。介绍了极大迎角条件翼型测力试验的设备及试验方法。分析试验测试天平量程匹配与常规迎角翼型测力试验时的差异。试验结果分析及与风洞测压试验结果的比较表明，在极大迎角条件下，翼型气动力和力矩的直接测量方法能得到与测压方法一致、正确的试验结果；极大迎角条件翼型测力试验时天平的量程应按体轴系各量最大值确定；此条件下测量天平法向力最大值与切向力最大值的比值为常规试验条件下两者比值的2～3倍。 展开更多

关键词 风洞试验 翼型 极大迎角 直接测力

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基于N-S方程和自由转捩预测耦合求解的钝后缘翼型气动性能计算 被引量：3

11

作者 邓磊 乔志德 +1 位作者 杨旭东 能俊涛 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2011年第5期613-618,共6页

大厚度钝后缘翼型由于结构和气动性能上的优点,被用于作为大型风力机叶片设计的内侧翼型。而由于其大厚度的特点和风洞实验阻塞度的限制,大雷诺数的风洞实验数据很少,给此类翼型的设计和使用带来困难。本文基于雷诺平均Navier-Stokes(RA... 大厚度钝后缘翼型由于结构和气动性能上的优点,被用于作为大型风力机叶片设计的内侧翼型。而由于其大厚度的特点和风洞实验阻塞度的限制,大雷诺数的风洞实验数据很少,给此类翼型的设计和使用带来困难。本文基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和自由转捩预测耦合求解方法,进行了大厚度钝后缘翼型的气动性能计算研究;针对由于钝后缘后的涡脱落而造成的翼型表面压力分布的脉动,发展了有时均效应的转捩模型以考虑这种周期脉动的时均效应,并对传统的耦合求解方法进行了修改。通过对风力机翼型DU97-W-300的钝后缘改形DU97-Flat翼型的气动性能计算,分析了网格数对计算结果和计算效率的影响。并将计算的DU97-W-300翼型的气动性能和实验结果进行了比较,表明通过本文发展的耦合求解方法可以在更少的计算网格时得到比参考文献更吻合风洞实验结果的气动性能,为此类翼型的设计和使用提供数值计算基础。 展开更多

关键词 风力机 翼型 钝后缘 耦合 转捩预测

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GAW-1两段翼开缝气动特性的影响分析

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作者 张智昊 郝礼书 +1 位作者 高永卫 吕文豪 《航空工程进展》 2025年第1期64-74,共11页

翼型开缝是一种利用缝道射流改善翼型失速特性的被动流动控制技术,具有结构简单、易实现的特点。采用CFD方法对GAW-1两段翼进行开缝研究,探究缝道参数对多段翼型气动特性的影响。设计9种缝道构型,给出直线、曲线和导流片三大类缝道构型... 翼型开缝是一种利用缝道射流改善翼型失速特性的被动流动控制技术,具有结构简单、易实现的特点。采用CFD方法对GAW-1两段翼进行开缝研究,探究缝道参数对多段翼型气动特性的影响。设计9种缝道构型,给出直线、曲线和导流片三大类缝道构型间的几何联系,并提出一种曲边梯形缝道构型,分析导流片缝道构型对翼型气动特性的影响。结果表明:缝道位置是影响抑制翼型失速发展的关键因素,曲边梯形缝道构型的最佳缝道位置是13.5%c,该缝道抑制失速的能力最强,翼型失速迎角推迟7°,最大升力系数提高19.5%,达到3.89;导流片缝道构型不仅能减弱缝道在小迎角情况下对气动特性的破环,还能减缓失速的发展,改善翼型的失速特性。 展开更多

关键词 翼型开缝 多段翼型 流动控制 数值模拟 导流片

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基于侧壁边界层控制的翼型二维流动准则研究

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作者 惠增宏 张传侠 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2012年第5期133-136,共4页

采用翼型中剖面与端面剖面对应点压力值对比的数据处理方法,在NF-3风洞对WA-A210翼型表面流动进行了侧壁边界层吹气控制实验研究,探索模型在失速迎角附近的最佳吹气动量系数与二维流动之间的匹配规律,得到了翼型模型不同状态下的最佳吹... 采用翼型中剖面与端面剖面对应点压力值对比的数据处理方法,在NF-3风洞对WA-A210翼型表面流动进行了侧壁边界层吹气控制实验研究,探索模型在失速迎角附近的最佳吹气动量系数与二维流动之间的匹配规律,得到了翼型模型不同状态下的最佳吹气动量系数的判断准则。结果表明:1)利用这一数据处理方法得到的准则能够判断翼型表面的二维流动状态;2)采用侧壁吹气方案改善了翼型表面二维流动,减小了侧壁边界层对翼型实验结果的影响。 展开更多

关键词 翼型 风洞 侧壁边界层 吹气控制 吹气动量系数

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变来流下翼型动态失速的协同射流控制数值模拟 被引量：2

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作者 贾天昊 高超 +1 位作者 许和勇 徐泽阳 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第9期59-69,共11页

针对直升机前飞时旋翼在变来流下出现动态失速的问题,发展了基于协同射流的翼型动态失速控制方法。选取NACA0012翼型为研究对象,基于转捩SST湍流模型求解非定常雷诺平均Navier-Stokes方程,开展不同参数下协同射流控制翼型动态失速的数... 针对直升机前飞时旋翼在变来流下出现动态失速的问题,发展了基于协同射流的翼型动态失速控制方法。选取NACA0012翼型为研究对象,基于转捩SST湍流模型求解非定常雷诺平均Navier-Stokes方程,开展不同参数下协同射流控制翼型动态失速的数值模拟。研究结果表明,协同射流能够有效抑制变来流条件下的翼型动态失速。在变来流下,射流流道对翼型原始气动特性产生不利影响,功率系数的增长速度快于射流动量系数的增加,协同射流存在具有较好控制效果的最佳工作区间。协同射流通过与主流掺混来加速涡系演化,以抑制动态失速,通过增强弦向气流的动能以克服逆压梯度,从而抑制流动分离和促进流动再附着。在马赫数0.283、减缩频率0.151、前进比0.25的条件下,协同射流使翼型升力提高、阻力下降、负俯仰力矩峰降低、流动再附着提前,翼型气动特性得到明显改善。 展开更多

关键词 动态失速 非定常 协同射流 变来流 前进比

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空天飞行器机翼/翼型的需求分析及应用 被引量：5

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作者 罗金玲 龙双丽 +2 位作者 汤继斌 韩忠华 张阳 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期101-110,I0004,I0002,共12页

空天飞行器飞行空域大,速域宽,经历亚/跨/超/高超声速飞行,气动特性变化大,传统翼型难以同时满足低速、高速时的设计要求,给机翼/翼型设计提出了新的挑战。本文围绕飞行环境特点,分析了低速高升力与高速高升阻比、升重匹配、结构热防护... 空天飞行器飞行空域大,速域宽,经历亚/跨/超/高超声速飞行,气动特性变化大,传统翼型难以同时满足低速、高速时的设计要求,给机翼/翼型设计提出了新的挑战。本文围绕飞行环境特点,分析了低速高升力与高速高升阻比、升重匹配、结构热防护等设计要求,提出了空天飞行器对机翼/翼型设计的新需求。基于一种新的宽速域翼型,采用数值模拟方法,开展三维流动下翼型与机翼平面形状的一体化优化设计,获得了一种翼型沿展向变化的新机翼,相对优化前,低速时机翼产生的升力效率提高了36.3%,超声速和高超声速升重平衡升阻比分别提高了33.4%和12.9%,新机翼能更好地兼顾低速、跨声速、超声速和高超声速气动性能的要求。将新机翼应用于典型空天飞行器,再通过全机气动外形优化设计,进一步提高了宽速域飞行时升重平衡下的使用升阻比,高亚声速时提高了5.9%,超声速时提高了10.3%,高超声速时提高了0.7%,解决了低速飞行时高升力与高速飞行时高升阻比的需求矛盾,并获得了一种满足宽速域总体设计要求的空天飞行器气动布局。研究成果具有一定工程指导意义。 展开更多

关键词 空天飞行器 翼型设计 机翼设计 宽速域设计要求 优化设计

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扭转度误差对跨声速压气机叶片性能的影响 被引量：4

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作者 但玥 王浩浩 +2 位作者 高丽敏 黄萍 唐凯 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期84-91,共8页

在压气机叶片加工过程中,受切削力等因素影响扭转变形不可避免。为探究扭转度误差对叶片气动性能的影响,将实测某压气机叶片扭转度误差数据应用于Rotor 37转子,创建误差叶片,通过数值模拟获得其设计转速下的性能参数。结果表明:相较于... 在压气机叶片加工过程中,受切削力等因素影响扭转变形不可避免。为探究扭转度误差对叶片气动性能的影响,将实测某压气机叶片扭转度误差数据应用于Rotor 37转子,创建误差叶片,通过数值模拟获得其设计转速下的性能参数。结果表明:相较于原叶片,“欠偏转”叶片特性曲线整体向小流量工况移动,反之,“过偏转”叶片特性曲线则向大流量工况移动,且各方案对应误差叶片的气动性能均合格;在设计工况下,随扭转度误差变化,总压比较等熵效率变化更显著,其中“欠偏转”叶片总压比减小,最大变化量为0.85%;此外,相较于原叶片,“欠偏转”叶片稳定工作裕度增大,其最大变化量可达12.29%,同时,“欠偏转”叶片通道激波延后,流动损失减小,且叶顶低速区范围减小,即在公差范围内,负扭转度误差对气流流动状态具有一定改善作用。 展开更多

关键词 跨声速压气机叶片 扭转度 加工误差 稳定工作裕度 激波

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仿生覆羽控制固定翼无人机流动失速风洞实验 被引量：1

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作者 刘一宏 马兴宇 +3 位作者 巩绪安 黄逸军 王勇 姜楠 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第10期52-60,I0002,共10页

研究了基于鸟类仿生学设计的人工柔性锯齿形覆羽在平直机翼大攻角失速流动控制中的作用。实验在天津大学低速回流式低湍流度风洞中进行,以展长1.0 m、弦长300 mm的NACA0018平直机翼模型在15°攻角条件下产生的失速流动作为研究对象... 研究了基于鸟类仿生学设计的人工柔性锯齿形覆羽在平直机翼大攻角失速流动控制中的作用。实验在天津大学低速回流式低湍流度风洞中进行,以展长1.0 m、弦长300 mm的NACA0018平直机翼模型在15°攻角条件下产生的失速流动作为研究对象,基于弦长的雷诺数为Re=5.1×10^(5)。实验中,将柔性覆羽沿展向分别安装在机翼上翼面的不同位置处,利用单丝热线风速仪扫掠测量机翼尾流的速度信号,并与无控制工况的平均速度、脉动速度、功率谱密度等对比。实验结果显示:在20%c位置工况中,柔性覆羽装置吸收来流中的能量,随上翼面流动自适应振动;在80%c位置工况中,柔性覆羽处于准平衡位置,并伴随微小振动。两种工况的尾流区平均速度亏损恢复明显,同时前缘剪切层和尾缘剪切层中的湍流脉动均明显降低,两种工况均实现了流动失速的有效控制。进一步的功率谱密度和离散小波分析显示,柔性覆羽的自适应振动能有效地抑制剪切层中低频、大尺度结构(fc/U∞<1),并将其转化为高频、小尺度结构(fc/U∞≈3),增强了前缘剪切层和尾缘剪切层的相干性。该研究结论揭示了类鸟类柔性覆羽在平直机翼大攻角失速流动控制中的作用机理。 展开更多

关键词 仿生学 风洞实验 覆羽 失速流动 流动控制 热线风速仪

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无参数自适应罚函数的高效代理模型优化设计方法

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作者 张伟 高正红 +1 位作者 王超 夏露 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1262-1272,共11页

在飞行器气动外形优化设计中,复杂约束条件导致设计空间可行域呈现不连续的特征,且理想解大多靠近约束边界,传统高效代理模型方法难以适用。研究了参考点对优化设计的影响,提出了一种考虑约束的参考点选择机制;对于最优解靠近边界的问题... 在飞行器气动外形优化设计中,复杂约束条件导致设计空间可行域呈现不连续的特征,且理想解大多靠近约束边界,传统高效代理模型方法难以适用。研究了参考点对优化设计的影响,提出了一种考虑约束的参考点选择机制;对于最优解靠近边界的问题,罚函数法更加有效,但惩罚因子的设置对于罚函数方法影响很大,不合适的惩罚因子反而会损害优化效率,分析了优化过程中罚函数方法对惩罚因子的要求,提出了一种无参数自适应罚函数的代理模优化设计方法,引入基于样本分析的惩罚项,结合归一化目标值和约束值,在优化过程中动态调整惩罚因子,使优化能够尽可能地聚焦于可行域内,迅速收敛到最优解,实现样本的高效配置。通过带约束的函数算例和翼型优化算例证实,所提方法可以大幅提高飞行器气动外形优化设计效率。 展开更多

关键词 优化设计 代理模型 参考点 气动设计 自适应罚函数

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非轴对称端壁造型在大径向落差长度比压气机中介机匣中的应用

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作者 茅晓晨 李敏 +1 位作者 高丽敏 吴瑜 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第11期33-42,I0001,共11页

为探索非轴对称端壁造型在大径向落差长度比压气机中介机匣中的应用潜力,采用数值仿真方法研究了该类中介机匣的气动特性,以及轮毂非轴对称端壁造型对中介机匣流动特性和节流特性的影响。结果表明:中介机匣内部流动损失和出口流场畸变... 为探索非轴对称端壁造型在大径向落差长度比压气机中介机匣中的应用潜力,采用数值仿真方法研究了该类中介机匣的气动特性,以及轮毂非轴对称端壁造型对中介机匣流动特性和节流特性的影响。结果表明:中介机匣内部流动损失和出口流场畸变主要源于支板角区分离,且均随流体流量的增大而变强,而支板角区分离范围的变化趋势则相反,即随流量的增大而减小。由此,提出一种基于三角函数的非轴对称端壁造型方法,通过改变支板附近轮毂型线的曲率和轴向压力梯度,有效削弱支板角区分离强度,显著改善了中介机匣大流量工作范围内(相对流量不低于0.6)出口流场的畸变强度,使中介机匣总压损失系数降低约6.4%。 展开更多

关键词 压气机 中介机匣 角区分离 端壁造型 节流特性

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平面叶栅风洞流场品质的被动调控策略 被引量：1

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作者 蔡明 高丽敏 +1 位作者 晋文浩 雷祥福 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期217-228,共12页

为了提升高负荷叶型的平面叶栅试验流场品质以保证试验数据的可靠性和准确性,建立了平面叶栅流场品质的评价参数,提出了中间流线型上端壁及其与出口可调尾板组合的两种被动调控方案.采用试验验证的数值模拟方法研究了以上两种方案对高... 为了提升高负荷叶型的平面叶栅试验流场品质以保证试验数据的可靠性和准确性,建立了平面叶栅流场品质的评价参数,提出了中间流线型上端壁及其与出口可调尾板组合的两种被动调控方案.采用试验验证的数值模拟方法研究了以上两种方案对高负荷平面叶栅流场品质的调控策略.结果表明:两种调控方案均能够有效抑制上端壁区域的流场恶化,进而提升平面叶栅的来流准确性、流场周期性以及二维性.采用与平面叶栅理想中间流线相匹配的上端壁安装角和周向距离,以及尾板安装角时,两种方案对流场品质的提升效果最好.中间流线型上端壁组合出口尾板方案优于中间流线型上端壁方案,使叶栅中间3个叶片通道的进口马赫数偏差不超过±0.005,来流攻角偏差不超过±0.3°;叶栅进口和出口马赫数的周期性偏差不超过0.005,气流角的周期性偏差不超过0.3°;设计攻角下叶栅轴向速度密度比(AVDR)达到1.1,叶栅二维性较好.两种调控方案对叶栅大攻角工况的流场品质调节具有很好的适用性. 展开更多

关键词 平面叶栅试验 端壁改型 尾板 流场品质 准确性 周期性

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