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期刊信息/Journal information
空气动力学学报
中国空气动力学会
空气动力学学报

中国空气动力学会

邓小刚

双月刊

0258-1825

kqdlxxb@aas.cardc.com

0816-2463287

621000

四川绵阳211信箱

空气动力学学报/Journal Acta Aerodynamica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国空气动力学会主办的综合性学术刊物，主要刊载空气动力学领域具有创造性的理论、实验和应用论文，也发表流体力学，风工程等方面的好论文。是国家一级刊物，也是重要的核心期刊，被国内外重要数据库收录。
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    空气动力学领域大模型研究思考与展望

    唐志共钱炜祺何磊林杰...
    1-11页
    查看更多>>摘要：大模型技术作为人工智能领域发展最为迅速的方向,在自然语言处理和计算机视觉等领域取得巨大成功,也在朝着赋能科学研究领域蓬勃发展,已成为空气动力学领域研究的全新手段,在指导加速空气动力实验与计算、辅助空气动力理论和知识发现等方面存在巨大潜力.本文首先对大模型进行了概述,分析了大模型的 4 个主要特征,并将大模型分为大语言模型、视觉大模型和科学大模型.其次,初步给出了空气动力学领域科学计算大模型的概念内涵,从流场预测、湍流建模、气动性能预测、气动外形设计等方面介绍了研究现状.然后,从模型架构、反馈对齐、大规模气动数据的生成等角度对空气动力学领域大模型的关键技术进行了深入分析和探讨.最后,对空气动力学领域大模型未来的重点发展方向,包括构建统一的预训练基础模型、融入气动知识支撑科学发现、发展领域智能体等,进行了展望.

    空气动力学人工智能大模型深度学习流体力学

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    化学非平衡模型对高焓钝楔边界层稳定性分析的影响

    李晨辉万兵兵涂国华胡伟波...
    12-24页
    查看更多>>摘要：对于高马赫数飞行器,其绕流场温度会急剧升高引发高温化学非平衡效应,进而影响边界层转捩过程.针对这一问题,一般需在基本流计算和稳定性分析中引入反映复杂物理化学过程的计算模型,但这制约了计算效率,且不同模型可能会得到不同的稳定性分析结果.为了进一步研究一些工程常用模型对计算的影响,本文发展了化学非平衡流动的线性稳定性分析方法,考察了化学非平衡效应对高焓钝楔边界层稳定性的影响途径,分析了不同热力学、输运系数和化学反应等物理化学模型造成的稳定性分析结果差异.研究表明:化学非平衡效应主要通过改变基本流影响模态N值,转捩预测时可以仅在基本流求解中考虑化学非平衡效应以提高计算效率;物理化学模型对第二模态的影响较小,对于由第二模态主导的转捩过程,预测结果对化学非平衡流动中物理化学模型的选取不敏感,但在第三模态对N值贡献较大时,模型选取对转捩预测结果的影响则无法忽略.

    高焓边界层流动稳定性转捩预测物理化学模型化学非平衡效应数值模拟

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    基于WCNS高精度软件平台的γ-Reθ转捩模型超高速流动应用研究

    谢春晖王东方郑世超
    25-34页
    查看更多>>摘要：为研究γ-Reθ转捩模型在超高速流动中的适用性问题,本文基于WCNS高精度软件平台开展γ-Reθ转捩模型的修正在超高速流动中的应用研究.首先,针对超高速湍流平板开展了二阶和五阶格式的对比研究,结果表明:高阶算法对网格分辨率要求更低,计算花费更小,对摩擦阻力系数等关注量模拟得更加精准;相比RANS方程,湍流模型方程对格式精度更敏感,更需要高精度离散.其次,在WCNS高精度软件平台上分别针对SST湍流模型和γ、Reθ输运方程以及Prt进行超高速修正,通过不同马赫数的平板、尖锥算例进行了数值验证,尖锥算例考虑了等温壁和绝热壁两种壁面条件,数值结果与实验值吻合较好.最后,相比于传统的γ-Reθ转捩模型,SST湍流模型修正有效改善超高速湍流区域摩擦阻力计算结果,且预测的转捩位置比其他修正方法要提前一些;γ、Reθ输运方程的Ma修正大大改善了对于超高速流动转捩位置的预测;Prt修正有效改善超高速流动转捩区域和湍流区域绝热壁温的预测准度,对于等温壁的热流预测也稍有改进.

    超高速γ-Reθ转捩模型SST湍流模型WCNS高精度格式CFD模型修正

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    火焰筒内参与燃烧空气分布特性数值分析

    龚诚孔凡夫郝颜黄序...
    35-43页
    查看更多>>摘要：航空发动机燃烧室火焰筒内不同气流中参与燃烧化学反应的空气(简称为"燃烧空气")占比在燃烧室设计中具有重要影响.目前该比例参数仅来源于经验,缺乏有效的评估手段.针对新型航空发动机燃烧组织技术和设计方法的发展需求,推导了火焰筒内不同空气流对应的混合分数和氧气质量分数的时空输运方程,并耦合基于火焰面生成流形(flamelet generated manifold,FGM)模型的航空发动机燃烧室雾化燃烧大涡模拟计算程序,建立了一种针对火焰筒内不同空气流中参与燃烧空气占比的定量评估分析方法,实现了对火焰筒内参与燃烧空气的溯源分析.选取某典型旋流燃烧室对上述方法进行了演示验证,结果表明:该方法能够对火焰筒内不同流束空气混合分数和氧气质量分数进行有效追踪.通过对仿真结果的统计,获得了火焰筒不同空气流的质量流量和参与燃烧的空气占比等参数.分析表明,当前燃烧室内参与燃烧空气的分布特性与经典旋流燃烧室设计理论一致,验证了当前评估方法的合理性.

    空气流量分配燃烧空气分布火焰筒旋流燃烧室燃烧组织航空发动机

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    超疏水空心方柱阵列表面抑霜特性实验研究

    朱逸峰林晨阳高尚文邓梓龙...
    44-54页
    查看更多>>摘要：当前关于抑霜微纳结构制备超疏水表面的研究大多集中在水平角度的结霜过程,为了更深入研究竖直壁面上小尺度特殊异构表面的结霜、融霜特性,采用增材制造法制备小尺度空心方柱阵列,利用碱性辅助氧化法在表面进一步建立纳米草修饰以获得分级微纳结构,并通过氟化处理获得超疏水表面.为了评估分级结构的抑霜性能,搭建了可视化实验平台对结霜、融霜过程进行监测,引入霜层覆盖率、初霜时间、满霜时间等核心评价指标,设置亲水平板表面、超疏水平板表面两个对照组,定量比较分析了三者在结霜和融霜过程中的表现.实验结果表明:超疏水空心方柱阵列表面霜层生长和消融均从四周向中心发展,且融霜时则伴有整体脱落;其满霜时间比超疏水平板表面延长 32.5%,霜层的完全融化排干时间比超疏水平板表面提早了 25%.这说明具备多层分级结构的超疏水空心方柱阵列表面,通过其独特的冷凝液滴分布调控机制,有效限制了冷凝液滴的分布位置及霜层的生长范围,显著提升了抑霜性能,并加快了融霜阶段的融化速率和排液速度.

    抑霜霜层覆盖率超疏水分级结构空心方柱

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    不同尾流下斑海豹胡须涡激振动特性

    山龙祥李轲郭承鹏张扬...
    55-63页
    查看更多>>摘要：为了研究斑海豹胡须系统灵敏感知识别物体尾流的能力,对胡须在不同尾流中的水动力特性进行分析:首先基于斑海豹胡须的通用几何外形参数方程,构建了类似真实胡须的几何模型,随后在雷诺数Re=300 条件下对圆柱、方柱以及菱形柱尾流下胡须的涡激振动进行数值模拟,研究了胡须模型的振动特性和流场结构,对比分析了不同尾流下胡须的动力学响应.数值结果表明,不同尾流下胡须横流向振动主频均能与上游物体涡脱落频率保持一致,同时柱间流动模式以及相关振动统计参数存在明显差异,揭示了斑海豹胡须根据不同尾流感知识别物体的机理.

    海豹胡须涡激振动流动感知流固耦合

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    均匀气流中水滴变形过程的数值模拟

    边庆勇朱程香谢文龙赵宁...
    64-77页
    查看更多>>摘要：飞机在结冰环境下飞行将会遇到过冷水滴,水滴与气流的相互作用会使水滴变形,运动轨迹发生改变.针对水滴在均匀气流中运动变形过程,采用相场方法捕捉水滴形态变化,结合格子玻尔兹曼通量求解器计算水滴-空气两相流流场,比较了不同We数和Oh数、不同环境温度下的水滴形态变化及水滴运动加速过程,分析了水滴后缘流动发展特征及水滴变形过程的动力学行为规律;提出了水滴在气流中的运动阻力模型,进行了水滴撞击特性计算,并与实验结果进行对比,验证了水滴阻力模型的准确性.研究发现:水滴在气流中的变形具有轴向压缩与径向压缩交替进行的特征,轴向压缩过程中的水滴最大纵横比随时间逐渐减小;水滴临近破碎时,边缘较厚,中心逐渐变薄,直至破碎;低温环境温度影响水滴变形幅度,但对于水滴运动过程的影响较小.本文建立的水滴阻力模型可实现更准确的水滴撞击特性计算,为后续飞机结冰计算提供准确输入.

    飞机结冰均匀气流过冷水滴数值模拟变形

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    不同边界条件下单圆柱气动噪声大涡模拟研究

    许建林公沛霖张春博贾永兴...
    78-87页
    查看更多>>摘要：为研究边界条件对三维非定常单圆柱绕流湍流气动噪声的影响,采用大涡模拟并结合Ffowcs Williams and Hawkings声类比方法,对单圆柱近、远场气动噪声辐射特性进行了数值模拟.通过对入流面、出流面、展向侧面以及垂向顶/底面设置不同的边界条件组成 4 种计算工况,数值模拟结果与文献试验结果比较分析得到:当计算域的入流面、出流面和展向侧面的边界条件设为自由流,而垂向顶面和底面为充分发展的周期性边界时,能够较好地预测声压级频率及其对应峰值,与试验结果吻合较好.进一步分析表明,与其他 3 种工况的边界条件相比,计算域的入流面、出流面和展向侧面为自由流边界,即流向与展向边界上无声反射的边界条件更适合用于此类气动噪声的数值模拟.本文结论为类圆柱体、多圆柱体或更加复杂的各种柱体结构气动噪声数值模拟提供了一种可行的边界条件设置方法.

    圆柱气动噪声大涡模拟FW-H声类比边界条件

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    四维时空不均匀尾流影响下风力机功率及气动载荷分析

    高晓霞周鲲程沈佳烨朱霄珣...
    88-99页
    查看更多>>摘要：处于尾流区与处于自由流场的风力机气动特性差异明显.为了量化风力机气动特性受尾流影响规律,提出了一种基于三维时变尾流模型(3DJGF-T)耦合改进的叶素动量理论(BEM)的风力机气动特性计算方法.首先,分别以正弦风、自由风作为上游机组输入风况,使用 3DJGF-T尾流模型计算,得到尾流场内风况的时空变化特征,并进行外场实验验证;其次,以上述尾流场内随空间位置点和时间的不均匀分布的流场为边界条件,研究处于不同尾流下游纵向位置(x=5D、6D、7D、8D)及水平位置处(全尾流、1/2 尾流、3/4 尾流、全偏尾流)的风轮和单叶片功率、转矩、轴向力的时空变化规律.对比分析结果显示:下游纵向位置变化会同时改变尾流的时间与空间特性,对载荷及功率产生更加复杂的波动影响,纵向距离每增加 1D,风轮功率增大约 10%;相比之下,风力机水平位置的变化仅影响尾流的空间特性,风轮功率损失随着靠近尾流中心而逐渐增大,相较于全偏尾流,1/2 尾流、3/4 尾流和全尾流的功率平均值相对损失分别为 23.7%、44.3%、61.2%;当来流为自由风时,其风速变化比正弦风更快、随机性更强,导致风力机机组承受的载荷功率波动更大.

    风力机四维时空尾流3DJGF-T尾流模型风场实验功率载荷分析

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    基于波数-频率谱分析的线阵列后向台阶流速测量

    裴锐贾丹平赵鲲刘博...
    100-108页
    查看更多>>摘要：后向台阶湍流介质流速测量存在重复性较低、鲁棒性较差的问题,为了解决这些问题,提出了一种基于波数-频率谱分析的线阵列传感器流速测量方法.首先,分析了后向台阶数据的湍流度和"泰勒冻结"信号特征;其次,使用频域波束形成算法和多信号分类算法将传感器数据从x-t域转换至k-ω域,呈现出与后向台阶流速相关的特征"脊线";然后,探究不同波束形成滤波算法和功率谱分块长度对流速"脊线"的影响;最后,应用波数-频率谱分析"脊线"斜率求解流速.结果表明波数-频率谱方法能够有效地实现后向台阶流速测量,与传统的互相关法比较,相对误差为 2.83%,重复性为 0.32%,具有较好的重复性和鲁棒性.

    后向台阶波数-频率谱流速互相关频域波束形成多重信号分类

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