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拉格朗日边界层方程及椭圆柱在攻角下的非定常分离

一、拉格朗日坐标下的边界层方程 流体力学中惯用的是欧拉描述法,因为大多数有实际意义的流动都是定常的,而且在欧拉坐标下牛顿流体的应力张量也特别简单.但是对于非定常边界层的分离问题,或者对于某些粘性应力与微团的历史有关的非牛顿流体,或需要跟踪流休中个别固体微粒(如湍流扩散)的问题,拉格朗日描述法会是有用的. 为使问题不过于复杂,讨论限于不可压缩流体的非定常二维边界层.由介互二+二初二一l,八夸二+y,,二一0等四个关系式可得下述基本关系式 夸二一y衬J杏,一一‘/J ,二~一丸/J,,一介/J其中J一介y,一x,儿,这时连续方程为 u。杏二+u,刀二+。;萝,+。。,,~0由(1)式及u一x,,。~y,可得(1)一‘人)一匕“ OtaJ因此连续方程为 J~x。夕,一x,夕;一l由于雅可比行列式代表映射的面积比,上式即流体体积不变的拉格朗日表述.(2)、。/a\工已l尸二.一J \dy/~X苔— ’,刀一孚,边界层方程为 口yO一垮"...  (本文共8页) 阅读全文>>

《化工装备技术》2017年03期
化工装备技术

一种以不同攻角的舵验证伯努利方程的方法

0前言伯努利(Bernoulli)积分式是由欧拉公式对理想不可压缩流体在质量力有势的条件下作定常运动时沿流线积分推导出的[1]。计算流体动力学(computational fluid dynamic,简称CFD)是一种基于计算机仿真解决涉及流动、传热以及其他化学反应等物理现象的分析方法。本文将利用CFD软件FLUENT对处于不同攻角的舵进行模拟计算,最大程度地还原真实情况,并对Bernoulli方程进行验证。若同一条流线上各点的位能、压能、动能之和稳定在一个常数周围[3]且标准差小于0.05,则基本验证了Bernoulli方程。1 Bernoulli流体理论欧拉坐标系下,流体微团的加速度为[2]:ax=dvxdt=坠vx坠t+vx坠vx坠x+vy坠vx坠y+vz坠vx坠z(1-a)图1理想流体微团ay=dvydt=坠vy坠t+vx坠vy坠x+vy坠vy坠y+vz坠vy坠z(1-b)az=dvzdt=坠vz坠t+vx坠vz坠x+v...  (本文共4页) 阅读全文>>

《宇航学报》2012年01期
宇航学报

降低亚轨道飞行器再入法向过载峰值的攻角设计方法

Research on Attack Angle Design Method for Sub-Orbital VehicleRe-Entry to Reduce the Normal Acceleration Peak ValueXIAO Xin-xin,LI Wen-hao,ZHANG Heng0引言亚轨道飞行器作为航空与航天有机结合的产物,具备既能够提供有效地区覆盖、又有利于应急投送和快速反应的应用优势,其活动区域———近空间已成为空天研究领域的新热点和战略高技术的新增长点[1-2]。此外,亚轨道飞行器的低技术风险和低发射成本也催生了一系列民用航天计划,如“太空船一号”、“太空船二号”等[3],并获得巨大的成果与广泛的商业前景。亚轨道飞行器再入过程与航天飞机再入有一定相似之处,都要进行跨大气层飞行,但具体来说其再入特性并不完全相同。航天飞机再入过程中要先后经历严重的热流、过载、动压阶段,而亚轨道飞行器往往发射后直接进入返回过...  (本文共8页) 阅读全文>>

《空气动力学学报》2007年02期
空气动力学学报

大攻角流动的非定常特性分析

0引言现代先进战斗机和战术导弹等飞行器常具有细长前体,在大攻角条件即使无侧滑状态时,在其背风面也会形成非对称涡结构,从而产生很大的非对称侧向力,且其方向呈随机性。这种现象严重影响了学术界对大攻角流动机理的认识和试验数据的工程应用。随着对大攻角流动研究的深入,有结论认为大攻角流动的这种不确定性在于其内在非定常性。照此理解,传统的对大攻角流动的定常研究方法必定会掩盖大攻角流动的某些特定现象,但实际上对大攻角流动非定常特性的研究结果很少,因此有必要对大攻角情况下流动非定常性的表现进行研究。大攻角时流场中存在着旋涡脱落的非对称、破裂等复杂流动现象,且风洞支撑等系统固有特性也会有很大的影响,这些因素都会影响大攻角流动的非定常特性。那么大攻角流场中的各种成分对于造成大攻角绕流非定常性的作用是怎样的?大攻角流动的不确定性是其非定常性引起的吗?大攻角流场中成分虽然复杂,能影响大攻角流动非定常性的因素不外乎:(1)系统扰动带来的———试验中模型及...  (本文共6页) 阅读全文>>

西南交通大学
西南交通大学

2.4m风洞攻角系统设计与研究

在风洞试验系统中,攻角系统是飞行器模型的载体,负责输送和控制其空间姿态,是风洞试验系统的重要组成部分。攻角系统的承载能力、控制精度等对风洞实验的成功与否有着重要影响。本文根据功能需求分析了攻角系统的组成和工作原理,在已有风洞基础上对风洞攻角系统进行了总体方案设计,并分别对攻角系统的机械机构和系统控制方案进行了说明。在机械结构方面,根据机械系统总体方案进行了结构设计,并对关键元件进行了计算和选型。利用ANSYS Workbench软件进行了静力学分析并校核其强度与刚度,分析结果表明攻角机构强度和刚度满足结构的使用要求,且有较大的优化空间。然后,在SolidWorks中建立了 Y向竖直安装板的参数化模型,运用ANSYS Workbench中的Shape Optimization模块和Design Exploration模块对其进行了结构优化,节约了材料的使用。在控制系统方面,根据控制系统的总体方案,设计了控制系统的硬件。然后根据对上...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

《航空兵器》1977年Z1期
航空兵器

有喷气流的细长弹体大攻角气动力

本文介绍了一个细长体外形最近风词试验得到的气动数据分析。介绍了攻角到扮。“、M数到2.2、雷诺数(以直径为参考长度)到10“的力和力矩系数。用模型喷咀排出的冷空气(周围总温)来模拟火箭排气流。这就有可能研究喷气流干扰对气动力系数的影响。在亚音速攻角超过40“时,在超音速玫角超过,。“时,发现喷气流对法向力影响很岁\。在大攻角时,偏转喷咀也引起压力丁I一,心位置较大偏移。与大攻角飞行有关的另一问迈是,对于一个对称的飞行状志,出现大的侧向力和偏航力矩。这些是山于稳定的不对称拖出的弹体涡引起的。介绍了用图解说明M数和雷诺数对脱离平而力的影响资料。F。IIey1”MNP。jP。加qqnRed二法向力=弹体长度二园柱段长度二头部长度二俯仰力矩或马赫数二偏航力矩二喷气总压二自由流总压“动压“横流动压“以模型直径为参考长数变的雷诺 符号人二弹体园相段机截面积A。=弹体底面积AP=平面面积Cd。=园柱体的布州祝阻力系数,F。/ (q。△leyd...  (本文共4页) 阅读全文>>