气动力特性

摘要： 回顾了输电线雨凇覆冰过程与典型舞动特性研究的历史与现状,首先着重分析了风速、环境温度、空气中过冷水含量、水滴直径、导线传输电流、水膜厚度等6个关键因素对雨凇覆冰过程的影响;其次,介绍了试验观测,数值仿真2种研究方法,并从热力学、流体力学和电场3个方面讨论了输电线雨凇覆冰的机理;再次,论述了输电线雨凇覆冰典型的新月形和扇形二种覆冰截面,从风攻角变化、覆冰厚度、湍流强度和平均气流速度4个方面分析了输电线雨凇覆冰的气动力特性;并把输电线雨凇覆冰过程分为输电线表面仅有水膜、输电线表面薄覆冰和输电线表面冰层较厚3个阶段,依次阐述了类斜拉索式风雨激振机理、涡流诱导振动机理、输电线覆冰舞动经典理论和输电线覆冰舞动的其他理论;然后从风速、水膜流动以及导线运动形态3个方面,分析了输电线雨凇覆冰与机翼湿覆冰过程的差异;最后,在总结过去输电线雨凇覆冰研究成果的基础上,指出了今后输电线雨凇覆冰的模型及其舞动可能的研究方向。

摘要： 为探索立面变化对圆角弧边三角形超高层建筑气动力特性的影响,采用风洞试验方法对6种立面收缩形式的建筑物进行了表面风压测试,研究了不同立面收缩形式、不同地貌和风向角情况下建筑三分力系数、横风向弯矩系数功率谱以及层脉动升力系数功率谱的变化特性。结果显示:锥度化和同向退台均可有效降低平均阻力系数、平均升力系数以及脉动升力系数,且降幅随锥度增大而增大,相比之下退台的效果更佳;两种退台旋转可更大程度减小三个平均分力系数和脉动阻力系数,并改变脉动升力系数和脉动扭矩系数峰值所对应的风向范围。随着锥度增大,横风向弯矩系数功率谱峰值频率右移,谱峰降低,采用退台则影响程度更大。退台旋转会使功率谱部分频段的能量明显超过同向退台情况,因为当旋转部分圆角迎风时,在两侧风弧面上加速的气流可对上方相邻退台的漩涡脱落起增强效应。

摘要： 设计制作了3组不同覆冰厚度的表面光滑与表面粗糙的新月形覆冰导线刚性模型,以此来模拟导线雨凇和雾凇覆冰情况,进行了高频天平测力风洞试验,分析了光滑与粗糙覆冰导线气动力、风偏响应和舞动稳定性的关系与差异。试验结果表明:表面粗糙覆冰导线的阻力系数比表面光滑覆冰导线略大,且升力系数⁃攻角曲线和扭矩系数⁃攻角曲线不会出现尖峰;在相同覆冰厚度和覆冰形状下,雨凇形成的光滑覆冰导线气动稳定性较雾凇或混合凇形成的粗糙覆冰导线更差;在相同风速和线路条件下,粗糙覆冰导线的风偏响应较光滑覆冰导线更大,因此雾凇覆冰较雨凇对导线风偏更不利。

摘要： 现有针对覆冰输电导线风致振动的模拟研究大多是将导线简化为理想光圆截面考虑其气动力特性的,对于实际导线绞突的截面特点考虑不足。采用Fluent软件研究覆冰光圆与非光圆绞突截面导线的气动力特性,分析二者气动力系数在不同风速、覆冰厚度、覆冰形状和导线直径时的特点和差异。结果表明:两种截面覆冰导线气动力系数差异较大,其中,阻力系数和扭转系数最大相对偏差可达100%,升力系数最大相对偏差可达-175%。采用非光圆绞突截面导线会增加周期内涡脱落的数量,使其波动更加剧烈。覆冰为新月形时,采用光圆截面导线会低估导线顺风向位移,高估横风向位移;覆冰为D形时,采用光圆截面导线比非光圆绞突截面导线下波动较为平缓且更有规律,会高估顺风向位移,低估横风向位移。鉴于两种截面覆冰导线在气动力、涡脱图和位移响应均存在较大差异,覆冰输电线系统精细化抗风设计时应考虑导线截面绞突特性对其气动力的影响。

摘要： 为探寻三维可变形翼展向变形对其气动力特性的影响规律,采用基于求解RANS方程的方法,结合k-ε湍流模型,进行三维可变形翼定常状态下静态展向变形和非定常状态下动态展向变形气动力特性及变化规律的数值模拟研究。通过开展不同攻角和不同变形幅度下的静态展向可变形翼系列模型、以及以不同变形频率和不同变形幅度做动态展向变形运动的可变形翼模型的数值计算,分别获得可变形翼静态展向变形和动态展向变形时升/阻力系数随各输入参数的变化情况。结果表明:静态展向变形对三维机翼气动力性能略有影响,影响程度与攻角有关;动态展向变形下机翼阻力系数和升力系数时历变化规律呈类余弦曲线形式,变化幅度均随着展向变形频率的增大而增大,且展向变形幅度越大,变化幅度越明显。研究结果可为展向变形翼的气动力性能预报以及优化设计提供技术支撑。

摘要： 圆柱在转动时会形成非对称的流场,导致圆柱气动力发生改变,旋转圆柱的气动力在风力发电或航海领域有很广的应用前景,气动力特性的研究对这些应用有重要的意义。通过刚性模型测力风洞试验,对不同转速下旋转圆柱的气动力特性及其变化规律进行研究,总结得到转速比和升阻力系数的关系。结果表明:随着转速的提高,旋转圆柱的平均升力系数增加,平均阻力系数减小;在不同的转速比区间内平均升阻力系数的变化规律有所差异,转速提高时升力系数增加幅度有所变化,而阻力系数受到影响很小。

摘要： 月地高速再入返回器以近11 km/s的速度跳跃式再入地球大气层,相较近地轨道再入飞行器,绕流场化学非平衡效应更加复杂、对返回器气动力影响更为显著.本文分别采用7组分以上的化学非平衡模型分析了化学非平衡效应对返回器60~80 km气动力特性的影响机制与规律,探讨了适于月地高速再入返回器中高空气动特性预测的数值方法与边界条件.最后,利用月地高速再入飞行气动辨识数据与本文建立的化学非平衡模拟算法的计算数据进行对比,确认配平攻角的预测误差不超过0.7°,配平升阻比预测精度优于2.5%,证明本文所建立的方法对于月地高速再入返回器的中高空气动特性预测是有效与高精度的.

摘要： 针对灾难搜救、军事侦察等应用中的狭窄空间飞行需求,提出一种俯仰姿态可以独立控制的四旋翼飞行器.该飞行器在普通四旋翼飞行器的基础上增加了一个倾转自由度,由一个驱动来独立控制飞行器的俯仰姿态,实现指定倾转角的悬停和飞行.建立了飞行器气动力仿真模型,仿真分析了倾转状态下旋翼间气流干扰对气动力特性的影响.搭建了气动力特性测试平台,通过实验验证了气动力仿真模型的有效性.最后,研制了飞行器原理样机,进行了倾转悬停和倾转飞行实验.研究结果表明,飞行器可以实现接近90°的倾转悬停,同时可以以倾转60°的俯仰姿态稳定飞行,验证了倾转变形四旋翼飞行器穿越狭窄空间的可行性.

摘要： 为研究横风作用下路况场景对高速铁路列车气动力特性影响的规律,基于风洞动态测压试验和PIV粒子成像技术,测试得到位于平地、路堤和高架桥上列车表面风压分布和气动力,获得列车周围流场分布特性,讨论路况场景和线路布置形式对列车气动力特性影响,分析列车表面绕流及旋涡特性,探究其风荷载规律特性.研究表明:列车位于高架桥时气动侧力系数大于另外两种路况,而气动升力系数小于其他工况,平地和路堤上气动系数差别并不太明显;桥梁的干扰导致列车迎风面顶部前缘极值负压绝对值及其影响区域大于其他工况;沿车头到车身形成的旋涡可能是影响列车表面风压和气动力特性的主要因素,车身背风面涡对是导致高架桥上列车侧力系数较大的重要原因.

摘要： 基于高焓风洞喷管/试验段/试验模型一体化数值模拟的思路,通过数值求解三维热化学非平衡Navier-Stokes方程,开展了JF-10高焓激波风洞典型运行状态下流场的数值模拟,分析了喷管出口及试验段流场的非均匀性,研究了不同模型位置和攻角等试验条件下,不同数值模拟方法对试验模型气动力/热特性的影响规律.研究表明:1)由于喷管的扩张效应,喷管出口及试验段流场存在一定的非均匀性,在一些情况下,试验模型的流场特性可能会受到影响;2)与传统的将喷管和试验段模型流场解耦的数值模拟方法相比,采用一体化数值模拟考虑了喷管出口气体的扩张特性,可以提高高焓风洞流场数值模拟精度;3)解耦方法与一体化计算方法的差别大小受模型位置、攻角等多种因素影响,试验模型距喷管出口距离和模型攻角越大,解耦方法造成的误差越明显.基于一体化数值模拟的思想,数值计算可以更加深入地理解高焓风洞模拟特点,为风洞试验设计和试验测量数据对比分析奠定基础.

摘要： 针对火星大气环境下热化学非平衡效应的基本特点,建立高温火星大气热化学非平衡和表面有限催化计算模型,并进行验证,然后研究热化学模型、表面催化模型和湍流效应对气动热环境的影响,分析不同气体模型对气动力特性影响的规律性.研究结果表明:火星探测器流场中热化学非平衡效应非常严重;热力学模型和化学反应模型的选择对气动热计算有着重要影响;有限催化模型能根据表面材料的催化特性精细化预测表面热流和温度,为防热设计提供更精确合理的参考标准;湍流效应使表面热流显著增大;热化学非平衡气体模型是计算气动力特性最优的气体模型.

摘要： 目前,计算流体力学(CFD)数值模拟方法具有低成本、高效率和高灵活性等优点,是研究飞行器空气动力学的重要方法.而倾转旋翼飞机高保真度的全流场数值模拟是当前计算流体力学领域极具挑战性和重要意义的研究内容之一.因此,采用基于高效通用的多层运动嵌套网格技术的CFD方法,对某倾转旋翼机开展巡航状态倾转旋翼机旋翼/机翼气动干扰特性的计算研究,分别对有无动力(有无旋翼)模型进行数值模拟计算,在有旋翼桨叶状态,不对螺旋桨桨叶进行简化,计及流场中的粘性和旋转流动,考虑桨叶的真实外形和实际状态对流场和气动力的影响,因此对流场和气动特性的描述更接近实际情况,并且由于方法对桨叶的几何特征和运动规律变化都十分敏感,精确分析了气动部件的外形对气动干扰的影响作用,得到了该模型巡航状态倾转旋翼/机翼干扰流场及气动力特性.

摘要： 驰振是一种发生细长结构上、以横风向为主的风致大幅振动,是一种气动失稳的流固耦合现象.目前,还无法从数学上系统描述流固耦合的过程,也没有稳定的数值求解方法,因此需要根据流固耦合特点将其简化为诸如涡激共振、驰振及颤振等不同振动类型分别进行研究.针对方形断面细长结构做了静态模型测压试验以及弹性支撑模型测振、测压试验,分析了方形断面结构的静态气动力特性,驰振响应.

摘要： 失稳性颤/驰/涡振及随机抖振是结构风致振动的主要形式.对于典型钝体桥梁断面,气动导数和气动力特性的研究是进行桥梁结构风致响应预测的基础,而强迫振动是研究气动力的有效手段.本文通过自主研发的随机作动强迫振动装置研究典型桥梁断面非稳态气动力特性并对气动导数进行参数化分析.该强迫振动装置能够实现单自由度振动及任意两自由度和三自由度耦合振动,在每一自由度上均可实现平稳和非平稳的运动形式;结合Scanlan自激力表达式,运用三自由度耦合时域法识别气动导数;进行节段模型测力风洞试验,改变断面形式、振动频率、振幅和对稳态振动形态,进行气动力特性和气动导数参数化研究.

摘要： 超高层建筑可视为一端固定于地面,另一端为自由端的有限长钝体.对于处于湍流大气边界层内的高耸结构,由于其高度方向上风速并不均匀,选择不同位置的风速作为参考风速,显然会对量纲一化气动力的结果讨论带来影响.若采用梯度风速Ug量纲一作为参考风速,可能会低估模型风压系数与气动力系数,所以也有文献采用模型顶部高度风速Uh作为参考风速.但不同参考风速对于湍流边界层中气动力系数和气动力特性的影响尚不明确.为获得参考风速对高层建筑模型量纲一气动力的影响,本文通过风洞试验系统地测量了处于台湾《建筑物耐风设计规范及解说》中的A、C两类地貌中的高宽比为5的简化高层建筑模型的气动力,并运用POD方法进行了深入的研究,详细地对比并总结了Ug与Uh作为参考风速对模型量纲一气动力的影响规律.

摘要： 国内外学者对导线在风环境下的细部流场的研究已经取得很多成果.党朋等通过风洞试验测试了同心绞导线在单根、双分裂、四分裂时的风阻力系数;孙启刚等采用CFD数值模拟方法,验证了Eguchi Y等对LP810导线的研究结论.本文采用ANSYS15.0Fluent软件,对JL/G1A-400/50、JL/G1A-630/45及JL/G1A-900/40圆线同心绞导线截面(以下简称绞线截面)及其缩尺1/25截面(以下简称绞线模型截面)进行二维数值模拟.并分别对各导线的等直径圆截面(以下简称等圆截面)、缩尺1/25圆截面(以下简称等圆模型截面)进行数值模拟.探究导线原状截面与等直径圆截面的气动力差异、表面粗糙度对同心绞绕流的影响以及这两类截面缩尺后的气动力特性.

摘要： 近年来如何改善高层建筑抗风性能成为了热门话题.针对高层建筑的气动优化措施分为被动控制和主动控制.主动控制方法常见的措施是吹、吸气方法,有关研究表明,气流越过有限长棱柱体顶部形成下扫流并产生涡流,对钝体的气动力特性有很大影响.能否通过对下扫流施加影响达到流动控制的目的仍有待实验验证.本文通过风洞试验,在高层建筑简化模型顶部施加定常吸气,研究吸气对模型气动力的影响，结果表明顶部狭缝吸气能够略微减小模型时均阻力，显著抑制模型脉动阻力与脉动升力，顶部吸气可削弱模型展向旋涡脱落，但并未改变其涡脱落频率。

摘要： 稀薄、非平衡以及粘性干扰流动条件下的气动力/热精确预测是新型高超声速飞行器研制过程中面临的关键难题之一.新的流动物理致使经典预测理论、甚至流动相似律都已失效,传统数值计算方法和实验测量存在不确定性或代价高昂.前期在稀薄、非平衡流动和粘性干扰流动及传热方面开展了一系列模型理论研究工作,取得了原创性的、兼具重要学术意义和应用价值的工程理论成果.本文简要介绍我们的前期研究结果,并提出该领域目前仍存在的问题和未来可能的发展方向.

摘要： 稀薄、非平衡以及粘性干扰流动条件下的气动力/热精确预测是新型高超声速飞行器研制过程中面临的关键难题之一.新的流动物理致使经典预测理论、甚至流动相似律都已失效,传统数值计算方法和实验测量存在不确定性或代价高昂.前期在稀薄、非平衡流动和粘性干扰流动及传热方面开展了一系列模型理论研究工作,取得了原创性的、兼具重要学术意义和应用价值的工程理论成果.本文简要介绍我们的前期研究结果,并提出该领域目前仍存在的问题和未来可能的发展方向.

摘要： 稀薄、非平衡以及粘性干扰流动条件下的气动力/热精确预测是新型高超声速飞行器研制过程中面临的关键难题之一.新的流动物理致使经典预测理论、甚至流动相似律都已失效,传统数值计算方法和实验测量存在不确定性或代价高昂.前期在稀薄、非平衡流动和粘性干扰流动及传热方面开展了一系列模型理论研究工作,取得了原创性的、兼具重要学术意义和应用价值的工程理论成果.本文简要介绍我们的前期研究结果,并提出该领域目前仍存在的问题和未来可能的发展方向.

摘要： 本发明涉及一种用于安装到机翼上的空气动力元件(4)，在所述空气动力元件上布置有至少两个沿空气动力元件的纵向方向并排布置的气流活板(5a、5b)；涉及一种机翼，其具有主机翼(2)和所述至少一个附加空气动力元件；以及涉及一种具有伺服驱动-控制模块的计算机，该伺服驱动-控制模块产生用于伺服驱动的，随时间变化的命令信号，其中该伺服驱动-控制模块具有这样的函数，该函数在起动时在每个伺服驱动器上产生至少两个振荡的命令信号，这两个信号为反相的。本发明还涉及一种在一个具有伺服驱动-控制模块的计算机中被执行的计算机程序，一种影响用于伺服驱动系统的命令信号的方法，以及由具有伺服驱动-控制模块的这种计算机、机翼和至少一个伺服驱动器组成的组合。

摘要： 本发明提供了一种用于空气动力飞行器的流体动力法：对一定量的流体做功，并对其运动范围进行限制，使得所述流体仅在动力机构的该动力表面上运动或所述流体做往返运动或回流运动，所述动力机构动力表面在气流运动路径上，由此可使动力表面上流体动能被循环利用，可有效控制能源损耗，同时也便于提升能效。本发明还提供了一种运用该方法的空气动力飞行器，它包括动力前驱面和非前进面，所述动力前驱面上设有1个或1个以上对流体的吸收装置和喷发装置,使其面上的流体高速流动，由此共同形成高速流体，动能转换过程，损耗小，且相对单一喷发装置可形成多倍的流速。

摘要： 本发明提出一种基于广义气动力的非定常气动力降阶方法，首先通过坐标变换将模态坐标下的广义气动力转换为物理坐标下结构有限元模型全部节点上分布的非定常气动力，然后通过曲面样条插值将分布的非定常气动力进行降阶，等效集中到有限个加载点处从而获得频域气动力降阶模型，最后使用最小状态法将频域降阶气动力模型拟合到时域。本发明在尽量减少降阶气动力模型阶数的基础上，提高了降阶气动力模型的精度，从而降低了地面颤振模拟试验中激振力控制系统设计的难度，其次借助CFD跨声速非定常气动力计算方法，该降阶方法可用于跨音速颤振分析中。

摘要： 一种制造用于飞行器的可折叠空气动力学结构比如机翼的方法。机翼(1)包括内部区域(1)和能够在飞行构型与地面构型之间相对于内部区域旋转的外部区域(3)。该方法包括：通过确定欧拉旋转轴线(11)的位置和取向以及确定切割面(13)来设计可折叠空气空力学结构的步骤，其中，外部区域绕该欧拉旋转轴线旋转以到达地面构型，切割面垂直于欧拉轴线并分离内部区域和外部区域；以及反复地重复该过程直到获得满足至少一个设计准则的优选切割面(13)为止。

摘要： 本发明公开了一种空气动力装置及应用空气动力装置的空气动力汽车，它解决了现有技术存在工作连续性不强、不能做到彻底无污染的缺陷，它包括设有储气罐、空气马达及空气动力装置的汽车本体，空气动力装置包括气盘，气盘位于轮胎中心位置，汽车本体的轮毂上均固定有空气动力泵，气盘与空气动力泵相连接，空气动力泵、气盘及储气罐相连接并连通，空气动力泵的若干个气缸的柱塞外端均伸出轮胎设置，通过空气马达驱动轮胎的转动，在车辆重力及地面反作用力下压动柱塞做功完成汽车边行驶边充入空气做为动力源，它达到了零排放、无污染、工作时间长、能源获取方便的特点，具有广阔的市场前景。

摘要： 本文公开了空气动力学结构以及形成空气动力学结构的方法。空气动力学结构包括：第一蒙皮区域，包括第一蒙皮边缘；以及第二蒙皮区域，包括第二蒙皮边缘。第一蒙皮区域和第二蒙皮区域相对于彼此成角度，并且限定在第一蒙皮边缘与第二蒙皮边缘之间的间隙。空气动力学结构还包括后缘结构，后缘结构在间隙内并且在第一蒙皮边缘与第二蒙皮边缘之间延伸。空气动力学结构进一步包括多个单面紧固件。多个单面紧固件的第一子组可操作地互连第一蒙皮区域与后缘结构。多个单面紧固件的第二子组可操作地互连第二蒙皮区域与后缘结构。所述方法包括形成空气动力学结构的方法。

摘要： 空气动力学元件(1)包括至少一个第一固定空气动力学部分(2)，至少一个第一固定空气动力学部分包括翼盒部分(3)，翼盒部分至少部分地被具有末端部分(7A)的板(6A)覆盖，并且一个第二空气动力学部分(13)包括具有端部(15A)的外周表面(14)和至少一个设置有肩部的固持元件(8A)，肩部与板(6A)的末端部分(7A)一起形成凹槽，外周表面(14)的端部(15A)容纳在凹槽中，使得外周表面(14)和板(6A)形成具有上升轮廓的接合部。凹槽的存在使得能够得到连续上升的接合部，有利于空气动力学元件(1)的上表面(1C)上的层流气流。

摘要： 本发明涉及一种用于制造空气动力学结构(34)的方法，所述空气动力学结构包括具有空气动力学面(F34)的第一面板(42)以及增强的第二面板(44)，其特征在于，所述制造方法包括：冲压所述第二面板(44)以获得至少一个凹凸形状部(46)的步骤，所述至少一道凹凸形状部凹入在第二面(44.2)上；以及通过将所述第一面板和第二面板(42，44)在所述凹凸形状部(46)之外彼此压靠来使所述第一面板和所述第二面板连结的步骤。本发明还涉及一种使用所述方法获得的空气动力学结构。

摘要： 本实用新型公开了一种空气动力装置及应用空气动力装置的空气动力汽车，它解决了现有技术存在工作连续性不强、不能做到彻底无污染的缺陷，它包括设有储气罐、空气马达及空气动力装置的汽车本体，空气动力装置包括气盘，气盘位于轮胎中心位置，汽车本体的轮毂上均固定有空气动力泵，气盘与空气动力泵相连接，空气动力泵、气盘及储气罐相连接并连通，空气动力泵的若干个气缸的柱塞外端均伸出轮胎设置，通过空气马达驱动轮胎的转动，在车辆重力及地面反作用力下压动柱塞做功完成汽车边行驶边充入空气做为动力源，它达到了零排放、无污染、工作时间长、能源获取方便的特点，具有广阔的市场前景。

摘要： 空气动力特性估计装置根据对装备于自行车的踏板施加的力以及检测出自行车的速度的检测结果，高效地求出骑车人骑乘中的自行车的空气阻力信息。即，空气动力特性估计装置具备：检测部，其检测踩踏板时的自行车的速度和自行车的加速度中的至少一方；检测部，其检测踩踏板时的踏力；以及运算部，其使用从检测结果获得的自行车的速度及自行车的加速度、以及由踏力检测部检测出的踏力，基于利用在自行车的行进方向上成立的运动方程进行的力学分析的运算结果，来估计空气阻力信息，该空气阻力信息表示作用于骑车人骑乘中的自行车的空气动力特性。