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实验流体力学 2025年

作者：王少飞潘翀张卫国刘亚奎齐中阳北京航空航天大学宁波创新研究院先进飞行器与空天动力创新研究中心北京航空航天大学流体力学教育部重点实验室中国空气动力研究与发展中心旋翼空气动力学重点实验室

本文通过PIV/PTV测量技术对直升机旋翼近地悬停诱导的“沙盲”风沙两相流进行测量。通过Γ2涡心识别和模态分解精细刻画了尾流场中桨尖涡偏转、合并耗散的过程，并揭示了这一过程中不同区域主导模态的空间分布形态和频率特征。通过对颗... 详细信息

本文通过PIV/PTV测量技术对直升机旋翼近地悬停诱导的“沙盲”风沙两相流进行测量。通过Γ2涡心识别和模态分解精细刻画了尾流场中桨尖涡偏转、合并耗散的过程，并揭示了这一过程中不同区域主导模态的空间分布形态和频率特征。通过对颗粒运动过程的观察发现了颗粒受尾流场激励形成的波浪状团聚扩散结构。地表颗粒在x/R=2～3近地区域内被大量激励起动。通过与流场模态数据的相关分析表明在这一区域内颗粒的起动与桨尖涡合并后的大尺度耗散结构的输运有着密切关联。

关键词：直升机旋翼沙盲两相流 PIV/PTV POD

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旋翼近水面效应影响因素

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空气动力学学报 2024年第1期42卷 86-99,I0002页

作者：白兴之吴文华林泽铖范召林张代贤高福奎中国空气动力研究与发展中心跨介质飞行器研究中心绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心绵阳621000

旋翼在近水面高速旋转产生的水气交混流场会引发近水面效应,为了解近水面效应对飞行器介质跨越造成的潜在风险,通过近水面与地面实验详细对比了不同直径的碳纤维旋翼桨叶在无地效、地面效应与近水面效应工况下的气动特性。研究分析了旋... 详细信息

旋翼在近水面高速旋转产生的水气交混流场会引发近水面效应,为了解近水面效应对飞行器介质跨越造成的潜在风险,通过近水面与地面实验详细对比了不同直径的碳纤维旋翼桨叶在无地效、地面效应与近水面效应工况下的气动特性。研究分析了旋翼近水面效应关键影响因素,指出了旋翼在近水面工作时拉力、扭矩与功率剧烈变化的原因,初步认识了液滴对于旋翼的作用,揭示了近水面效应影响规律:对于直径0.56 m桨叶,在高油门、低水面距离工况下,近水面效应具有非线性增升、增阻、转速降低、需用功率增大的效果;低油门、高水面距离工况下具有增升、减阻的效果;同时近水面效应又受旋翼直径、桨叶类型、转速影响。对于直径0.25 m桨叶,在不同工况下近水面效应都具有增升、减阻的效果。

关键词：近水面效应跨介质飞行器旋翼自由面地面效应液滴

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数字试验测试验证标准体系

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计算机集成制造系统 2025年第1期31卷 1-19页

作者：陶飞马昕张辰源易航刘蔚然魏宇鹏邹孝付王子同任羿陶岚葛军丁露卓兰韩丽弓志强谭永华郄永军周文李建双杨春霞许鸿杰蔺文杰刘广孙波李海旭阎德劲李少伟罗谦王敬贤罗英尚政国刘志新易贤张文丰北京航空航天大学国际前沿交叉科学研究院数字孪生国际研究中心北京100191 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航天万源科技有限公司北京100176 北京航空航天大学人工智能学院北京100191 北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100191 中国航空综合技术研究所北京100028 北京无线电计量测试研究所北京100854 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所北京100055 中国电子技术标准化研究院北京100007 北京瑞风协同科技股份有限公司北京100098 航天推进技术研究院陕西西安710100 三一重工股份有限公司北京102206 中国航空油料集团有限公司北京100088 中国计量科学研究院北京100029 中国商飞民用飞机试飞中心上海201323 航空工业信息技术中心北京100028 中国船舶集团有限公司系统工程研究院北京100094 北京空间飞行器总体设计部北京100094 中国电子科技集团公司第十研究所四川成都610036 中国航天科工集团磁悬浮与电磁推进技术总体部北京100082 中国民用航空局第二研究所四川成都610041 中国航天标准化与产品保证研究院北京100166 中国核动力研究设计院核反应堆技术全国重点实验室四川成都610213 北京遥感设备研究所北京100854 中国汽车技术研究中心有限公司天津300300 中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000 上海宇航系统工程研究所上海201109

数字试验测试验证(Digital Experiment,Testing,and Validation,D-ETV)是利用“数力”和“智力”更好地了解产品或系统基本属性和性能特征的方法,是实现高质高效研制运维的重要支撑手段。然而,在物理试验测试验证(Physical Experiment,T... 详细信息

数字试验测试验证(Digital Experiment,Testing,and Validation,D-ETV)是利用“数力”和“智力”更好地了解产品或系统基本属性和性能特征的方法,是实现高质高效研制运维的重要支撑手段。然而,在物理试验测试验证(Physical Experiment,Testing,and Validation,P-ETV)向D-ETV演化的过程中,因缺乏基础共性标准参考,导致不同人员对D-ETV的理解与认识存在差异;因缺乏关键技术标准参考,导致D-ETV实现难;因缺乏通用支撑、安全、行业应用等标准参考,导致D-ETV实施难。针对上述问题,首先从D-ETV有何用、如何用、何处用3个角度对D-ETV标准需求进行分析。在作者团队前期提出的D-ETV通用流程“D”模型及关键技术基础上,进一步建立并完善“析-定-建-测-评-融”D-ETV理论体系。面向航空航天、工程机械、船舶、电子信息、汽车等领域的国家重大需求,与相关研究院所和企业共同尝试探索建立一套D-ETV标准体系,包括基础共性、关键技术、通用支撑、安全和行业应用5类标准。期望相关工作为D-ETV理论研究、标准研制、行业应用提供参考,助力我国试验测试验证向数字化、智能化、服务化方向发展,进而为我国装备高质量发展提供支撑。

关键词：数字试验测试验证标准体系数字试验数字测试数字验证数字鉴定

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调控燃烧室燃料初始分布建立稳定旋转爆轰波的方法

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爆炸与冲击 2019年第9期39卷 1-11页

作者：雷知迪陈正武杨小权李孝伟丁珏翁培奋上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室四川绵阳621000 上海大学现代飞行器空气动力学研究中心上海200072

旋转爆轰发动机具有比传统航空航天发动机更高的燃烧效率,近年来引起人们的关注。其中,点火启动过程尤为重要。为达到一次点火就能在燃烧室内建立稳定旋转爆轰波的目的,本文提出通过控制点火前燃料初始分布来建立稳定旋转爆轰波的方法,... 详细信息

旋转爆轰发动机具有比传统航空航天发动机更高的燃烧效率,近年来引起人们的关注。其中,点火启动过程尤为重要。为达到一次点火就能在燃烧室内建立稳定旋转爆轰波的目的,本文提出通过控制点火前燃料初始分布来建立稳定旋转爆轰波的方法,并基于纳维-斯托克斯方程与10组分27可逆反应基元化学反应模型的数值模拟验证了该方法的可行性。对旋转爆轰波传播特性的研究表明,燃料在发动机燃烧室中的分布是影响旋转爆轰波建立的关键。在燃料喷注压力较低时此影响尤为明显,它决定了爆轰波发展第一周期内波前燃料层厚度。而波前燃料层与波的稳定传播密切相关。基于该方法,本文对燃烧室初始流速为360 m/s,喷注总压0.4 MPa的旋转爆轰发动机实现了点火至稳定爆轰,得到的爆轰波传播平均速度为1 604 m/s,频率为5 347.6 Hz。此外,燃料初始填充率作为燃料初始分布的量化指标,文中给出了它建立稳定旋转爆轰时的临界范围。

关键词：旋转爆轰发动机起爆方法燃料初始分布燃料喷注压力爆轰稳定性

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跨介质飞行器旋翼近水面效应研究进展

跨介质飞行器旋翼近水面效应研究进展

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：白兴之王宇吴文华张代贤范召林余雷中国空气动力研究与发展中心跨介质飞行器研究中心中国空气动力研究与发展中心

旋翼/涵道风扇跨介质飞行器在介质跨越阶段会受到近水面效应作用,对飞行器在水面起降造成潜在的危害。本文主要对旋翼近水面实验研究进展进行综述,阐述其发现历程及对跨介质飞行器气动特性、结构损伤的具体影响;对旋翼/涵道风扇近水面... 详细信息

旋翼/涵道风扇跨介质飞行器在介质跨越阶段会受到近水面效应作用,对飞行器在水面起降造成潜在的危害。本文主要对旋翼近水面实验研究进展进行综述,阐述其发现历程及对跨介质飞行器气动特性、结构损伤的具体影响;对旋翼/涵道风扇近水面效应的影响因素、影响规律进行了系统总结,将旋翼尾迹诱导的水面变形归纳为三类:凹陷、飞溅、穿透,并初步建立了水面变形与旋翼气动特性的联系。在此基础上,针对现阶段近水面效应研究"建模难、算不准、测不了"等难题,指出水气交混流场中液滴群对多相流数值模拟、流场测量造成的困难,梳理了旋翼近水面效应未来的研究方向及关键问题,为水气交混流场测量相关实验研究提供参考。

关键词：跨介质飞行器旋翼近水面效应液滴自由面

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基于粒子图像分割的混合PIV-PTV算法

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空气动力学学报 2024年第2期42卷 68-75,I0002页

作者：李拓张清福潘翀陈爽申俊琦王宏伟李晓辉黄湛王晋军北京航空航天大学流体力学教育部重点实验室北京100191 北京航空航天大学宁波创新研究院先进飞行器与空天动力创新研究中心宁波315800 中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所绵阳621000 中国航天空气动力技术研究院北京100074

粒子图像测速法(particle image velocimetry,PIV)因其非接触场测量的特性,已成为空气动力学领域的主要测量工具。复杂流动的速度场往往具有非均匀性,示踪粒子难以在待测空间均匀分布。因此,在应用PIV互相关算法处理粒子稀疏区时,需要... 详细信息

粒子图像测速法(particle image velocimetry,PIV)因其非接触场测量的特性,已成为空气动力学领域的主要测量工具。复杂流动的速度场往往具有非均匀性,示踪粒子难以在待测空间均匀分布。因此,在应用PIV互相关算法处理粒子稀疏区时,需要采用更大的查询窗口以降低测量的不确定度,但会带来空间分辨率低的实际问题。而粒子追踪测速法(particle tracking velocimetry,PTV)追踪单个示踪粒子的跨帧位移,具有比PIV更高的空间分辨率,但难以适用于粒子浓度高的稠密区。针对PIV、PTV各自的优点,本文发展了一种基于粒子图像分割的混合PIV-PTV测速技术。首先定义了基于维诺多边形的粒子局部浓度量度,用以计算示踪粒子在粒子图像上的局部浓度场;其次通过设定的浓度阈值对粒子进行二分类,使用基于高斯核函数的支持向量机寻找出最优的分类边界,从而实现对粒子图像的粒子稀疏区和稠密区的划分;最后对两个区域分别使用PIV和PTV进行速度场计算,并合并为完整的速度场输出。仿真结果表明,上述方法可实现对粒子图像中的示踪粒子稀疏区和稠密区的自动划分,有效提高速度场测量的空间分辨率。将该方法应用在马赫数Ma=6的湍流边界层近壁测量中,可有效解决高速条件下粒子因强剪切难以进入边界层近壁区的问题,显著提高对近壁流动的解析能力。

关键词：粒子图像测速混合PIV-PTV 粒子图像分割支持向量机维诺多边形

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