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期刊信息/Journal information
实验流体力学
中国空气动力学会
实验流体力学

中国空气动力学会

乐嘉陵

双月刊

1672-9897

syltlx@163.com

0816-2463142

621000

四川绵阳211信箱

实验流体力学/Journal Journal of Experiments in Fluid MechanicsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国空气动力学会主办的国家一级，公开发行刊物，主要刊载流体力学，特别是空气动力学各领域实验与测量方面的新理论、新成果、新信息、新动态，是综合学术性技术性刊物，也是航空航天类中文核心期刊。本刊论文均有中、英文摘要，也刊登英文稿，国家自然科学基金等资助论文优先刊登。
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    水凝胶延迟水下回转体边界层自然转捩机理研究

    刘建华张彬徐良浩张占阳...
    1-13页
    查看更多>>摘要：水下航行体首部声纳探测能力与边界层转捩密切相关.本文开展了水凝胶超材料在延迟水下航行体边界层自然转捩方面的应用基础研究,并探究了其内在机理.在高速水洞中分别开展了刚性和水凝胶表面的SUBOFF模型总阻力系数与二维瞬时速度场大视场 PIV实验测试,采用多路径积分算法对 SUBOFF模型周围脉动压力场进行估算;结合刚性SUBOFF模型边界层流动线性稳定性分析与PIV流场测试结果,获得刚性SUBOFF模型边界层自然转捩特性;采用"比光强"算法,对低速水洞中水凝胶表面SUBOFF模型局部形变与近壁区速度场进行频谱分析,揭示水凝胶表面流-固耦合作用机制;基于法向瞬时速度分量的连续子波变换,对边界层瞬时流场间歇性进行分析,揭示水凝胶在流-固耦合作用下延迟SUBOFF模型边界层自然转捩的机理.

    水下航行体自然转捩流动稳定性转捩延迟水凝胶超材料

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    水下航行体边界层转捩流动结构实验研究

    刘瑶瑶潘翀郭辉刘建华...
    14-22页
    查看更多>>摘要：采用激光诱导荧光(Laser Induced Fluorescence,LIF)和粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术,对自由湍流条件下SUBOFF模型转捩边界层中的流动结构进行精细测量.实验在北京航空航天大学大型低速回流水洞中进行,SUBOFF模型长度为1.436 m,基于模型长度和来流速度的实验雷诺数为3.35×105.采用流动显示灰度场和有限时间李雅普诺夫指数(Finite-Time Lyapunov Exponents,FTLEs)对转捩边界层中的涡结构进行识别,并对转捩过程中发卡涡、二次涡等典型拟序结构的生成演化过程进行分析.采用两点相关方法提取转捩区拟序结构,同时采用椭圆拟合方法计算相干结构倾角,计算结果表明,结构倾角沿法向先增大后减小,在边界层附近达到最大值.为深入研究转捩流动结构特性,发展了基于流动显示的湍流/非湍流界面(T/NT)识别方法,并对界面几何特性进行了研究.研究结果表明,在转捩过程中,界面的法向高度和分形维数沿程增长.

    边界层转捩流动显示有限时间李雅普诺夫指数湍流/非湍流界面

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    高聚物管道流超大尺度结构特征实验研究

    禹东峰刘建华穆科宇韩迪熹...
    23-30页
    查看更多>>摘要：高聚物减阻在管道输送中发挥着重要作用.管道湍流中的相干结构与高聚物减阻机理密切相关.实际工程中的管道流动大多为高雷诺数流动,高雷诺数管道流中最主要的含能相干结构为10倍管径量级的超大尺度结构.本文对高雷诺数高聚物管道流中的超大尺度结构进行实验研究.开展了 4种高聚物浓度(以质量分数表征)、3种雷诺数共 12组TR-PIV(Time-Resolved Particle Image Velocimetry)实验,使用预乘谱对超大尺度结构的尺度和强度特征进行了分析.研究结果表明:在相同雷诺数下,随着高聚物浓度增大,中心流区超大尺度结构的尺度和强度均明显增大,且与大尺度结构的强度之比也显著增大;在较高浓度下,超大尺度结构取代大尺度结构,成为了外区的主导含能结构.

    高聚物稀溶液粒子图像测速减阻管道湍流超大尺度结构预乘谱分析

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    密度分层介质中水下航行体绕流涡演化特性

    张彬周根水高德宝杜欣明...
    31-39页
    查看更多>>摘要：在真实海洋环境中,海水存在密度分层.当水下航行体在密度分层界面附近航行时,其尾流会破坏初始密度分层界面,形成分层尾迹.分层尾迹是非声目标特征之一,分层尾迹探测已成为水下航行体探测的新兴技术.为建立分层环境水下航行体尾迹探测的理论基础和方法,应先探明水下航行体绕流涡系在密度分层介质中的发展演化特性.本文以缩比SUBOFF模型为研究对象,开展了实验测试和大涡模拟,得到了水下航行体绕流涡系在密度分层介质中的精细流场,大涡模拟和实验测试结果与相关文献测试结果基本吻合.研究发现:由于模型尾部分离涡存在强非定常性,尾流中盐水与淡水的掺混表现出多尺度特征;较强的孤立涡结构在掺混分层流体的过程中,逐渐演化为规则结构并脱离分层主界面,分层界面在一定宽度范围内整体呈现出离散特征.研究表明,基于密度梯度的尾迹探测手段可以对水下航行体尾流场进行有效探测.

    水下航行体密度分层尾流大涡模拟粒子图像测速涡SUBOFF模型

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    水下回转体首部边界层流动稳定性及自然转捩研究进展综述

    刘竟成刘建华张永明
    40-51页
    查看更多>>摘要：水下回转体首部边界层自然转捩是重要的流动现象,与水下航行体的流动噪声密切相关.流动稳定性理论是研究边界层转捩的重要方法.本文首先介绍了水下回转体首部边界层流动稳定性研究的4个发展阶段;其次介绍了自然转捩的预测方法,包括经验和半经验两类;然后介绍了转捩位置控制常用方法,包括改变首部线型、使用超疏水材料、控制壁面温度和在表面加入抽吸;最后基于当前的研究进展,对水下回转体首部边界层转捩研究提出了建议.

    水下回转体自然转捩流动稳定性转捩预测转捩控制

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    水下航行体首部边界层转捩噪声源定位研究

    徐琛李晓东柏宝红黄红波...
    52-58页
    查看更多>>摘要：为研究水下航行体首部边界层转捩区的噪声特性及声源位置,本文采用缩比SUBOFF模型在高速水洞中开展了试验研究.水洞试验段来流速度为3～7 m/s,基于模型长度的雷诺数为107 量级,首部表面布置14支脉动压力传感器,测量了首部层流边界层、转捩和湍流边界层的脉动压力场.为定位声源位置,采用传声器阵列进行了水下航行体首部主要噪声源的三维声源定位,定位方法为基于小波变换的函数波束形成方法.试验结果表明:随着来流速度增大,首部边界层转捩起始位置不断向前移动,同时脉动压力频谱中的中频分量显著增加.声源定位结果表明:水下航行体首部主要噪声源呈三维环形分布,且声源所在流向位置与边界层转捩区位置基本重合,表明边界层转捩区是水下航行体首部的主要噪声源.

    水下航行体边界层转捩水动力噪声导流罩自噪声三维声源定位噪声源

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    激流丝扰动下回转体边界层流动转捩的模态特征

    赵祎佳肖加兵刘建华李孝检...
    59-67页
    查看更多>>摘要：水下航行体首部边界层转捩会产生较强的噪声,严重影响其通信及探测性能.为探明诱发水动力噪声的主要流动结构,本文以SUBOFF缩比模型为研究对象,采用高速水洞实验及大涡模拟方法,获得激流丝扰动下的水下回转体边界层流场.研究发现:边界层内流动在激流丝下游形成分离泡,在分离泡中后部发生转捩,诱发了大量多尺度非定常涡系.采用本征正交分解方法研究了边界层转捩区流向、法向速度脉动及压力脉动的模态特征,发现流向速度脉动的主导模态是分离泡及其沿流向的破碎和下游流向涡,其中分离泡区域流向速度脉动为低于3 000 Hz的复合频率,下游流向涡为低于200 Hz的低频结构.法向速度脉动与压力脉动模态特征相似,都呈现出高频、宽频脉动特征,在分离泡附近强度最大.由此推测,分离泡及其破碎是边界层转捩的主要诱因,其诱发的法向速度脉动是产生高/宽频噪声的主要原因,流向速度脉动仅与低频噪声有关.

    水下回转体激流丝大涡模拟本征正交分解模态特征

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    旋转爆震波传播频率与燃烧室切向声学频率对比的实验研究

    王致程严宇范玮王可...
    68-77页
    查看更多>>摘要：为验证旋转爆震波与燃烧室高频切向不稳定燃烧现象是否存在一致性,分别基于宽11 mm的环形燃烧室和圆柱形燃烧室,以乙烯为燃料,以富氧空气(体积分数33%、50%和100%)为氧化剂,通过改变氧化剂的供给流量和当量比开展实验研究.研究发现:在环形燃烧室中,通过改变氧气体积分数得到了不同的旋转爆震波传播模态:当氧气体积分数为33%时为双波对撞模态,爆震波速度亏损为 37%～63%,且双波传播频率低于燃烧室二阶切向声学频率;当氧气体积分数为 50%和100%时,分别得到了单波和双波传播模态,爆震波速度亏损减小至14%～40%,且单波模态爆震波传播频率高于燃烧室一阶切向声学频率,双波模态爆震波传播频率高于燃烧室二阶切向声学频率.在圆柱形燃烧室中,当氧气体积分数为50%时得到了单波模态,部分工况下爆震波传播速度高于理论C-J速度,且氧化剂流量越大,这一趋势越明显,大部分工况下旋转爆震波传播频率均高于燃烧室的一阶切向声学频率.上述研究表明旋转爆震波传播频率与燃烧室切向声学频率的数值大小和变化规律均不相同,说明旋转爆震波与高频切向不稳定燃烧现象并不存在一致性.

    环形燃烧室圆柱形燃烧室爆震波传播模态爆震波传播频率燃烧室切向声学频率

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    旋转流体多边形自由表面形成机制研究

    李唯一王涛张先念李雪琴...
    78-87页
    查看更多>>摘要：针对流体在约束旋转中产生多边形涡流的现象,设计了旋转圆筒实验装置,对不同旋转频率、液面高度及圆筒半径下的旋转流体行为进行了研究.基于实验现象,提出了全局复合波理论模型,该模型的计算结果与实验现象一致.根据流动相似理论,利用量纲分析法对实验数据进行分析处理;借助黑体辐射模型给出了流体参数在一定范围下的经验公式,该公式在径长比小于4的情况下与实验数据符合程度较好.本文建立的全局复合波理论模型及相关研究结论可为多边形涡流形成机制与变化规律研究提供理论参考.

    旋转流体多边形涡流量纲分析经验公式黑体辐射模型全局复合波理论模型

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    塔影效应对平均风速和湍流强度影响的外场试验研究

    梁志胡非师宇张哲...
    88-97页
    查看更多>>摘要：风场的准确测量在风工程中意义重大.测风塔是最常用的风场观测平台,而塔影效应是测风精度评估中需主要考虑的因素.基于我国 3个不同区域测风塔 1年的外场数据,研究了塔影效应对平均风速、湍流强度的影响,通过塔影效应影响因子(Tower Distortion Factor,TDF)和离散因子(Scatter Factor,SCF)量化分析了塔影效应的平均值和离散度.结果表明:塔体对下游气流影响明显,塔影效应可使平均风速降低15.5%、湍流强度增大26.1%;塔体对上游气流的阻挡效应弱于塔影效应,可使平均风速降低 2.2%、湍流强度增大 0.4%.塔影效应与平均风速、湍流强度的关系为负相关,相关系数为-0.864,线性拟合的斜率为-0.443.塔影效应对湍流强度的影响更显著,是对平均风速影响的2.257倍.在平均值上,平均风速TDF、湍流强度TDF的分布范围分别为 0.014 1～0.031 4、0.021 4～0.038 5,塔影效应对平均风速和平均湍流强度影响的贡献分别为34.6%、49.0%;在离散度上,平均风速SCF、湍流强度SCF的分布范围分别为0.017 9～0.024 0、0.064 8～0.084 5,塔影效应对平均风速和平均湍流强度影响的贡献分别为10.5%、10.8%.塔影效应对平均湍流强度的影响高于对平均风速的影响,对二者离散程度造成的影响接近.

    测风塔塔影效应平均风速湍流强度

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