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ICAYS 2017 分会场宣讲(一)
发布时间:2017-09-10   浏览次数:

201797-8日,由1382cm太阳在线玩游戏1382cm太阳在线玩游戏举办国际航空科学青年学者学术会议于北航举行。会议议题包含固体力学、流体力学、动力学和控制、飞行器设计、人机与环境工程、工程力学和交叉学科等。本次会议邀请来自境外11个国家和地区的青年学者投稿39篇,国内其他大学投稿13篇,为世界各地航空力学领域的青年学者提供一个展示科研成果和科研进展的交流平台。投稿者在13个分会场进行了宣讲,以下是投稿者的宣讲内容。

杨建龙的报告题目是《The thermo-chemical nonequilibrium and wall catalysis effects on hypersonic aerodynamic thermal environment》。

报告内容是:高超声速飞行时飞行器受到严重的空气动力加热。气体分子在高温下发生振动、激发、离解、化学反应和电离等热化学非平衡现象。高超声速流动的许多新特性出现了,它们与完美气体有很大的不同。高超音速气动热环境变得复杂且难以有效预测。

本文主要考虑了Gupta的化学反应模型和Park的两温度的方法,以此来模拟高超声速热化学非平衡环境。对Gupta化学反应模型的5种(N2O2NONNO6反应和7种(N2O2NONONO+,和e-7-reactions热化学非平衡模型进行了分析与理想气体模型的比较。研究了壁面的催化对热化学非平衡条件下高超声速环境的影响。给出了笛卡尔坐标系下含有化学源的Navier-Stokes方程,并研究了数值计算方法。研究了非平衡热化学中的相关化学反应,对不同的Gupta反应进行了数值仿真计算和对比分析。本文得到结论:理想气体模型不适用于高超声速气动热环境,特别是当热化学非平衡效应较大时,壁面热流密度的预测效果较好;壁热通量由Gupta77-reactions模型得到比56-reactions模型更好,但气动压力的差异被两模型很小;壁面催化对壁面热通量的影响比对激波后的气动力和流动温度有较大的影响。应该考虑。

Bartosz的报告题目是《Orientation Study of the Sweeping Jet Actuator over a NACA 0015》。

报告内容是:主动流控制是指通过提供可控的干扰来修改流量。采用流量控制的好处包括修改剪切层,控制混合层,激励边界层,控制翼型的边界层,产生射流偏转。使用流量/射流执行器可在一定频率范围内产生稳定和振荡的质量流量,影响被控制的流量。最近的实验为PIV用于流量控制和未来的振荡器优化发展提供了一个很好的指南。同时,最近Latunia的研究给出了SWJNACA 0015上的实验效果。

本文以NACA0015作为主要的研究对象,在NACA0015中加入了SWJ流量执行器。对加入SWJ后的翼型进行了计算网格的详细设计,并进行了CFD数值计算。计算结果给出了不同状态下的流量执行器对翼型升力系数和阻力系数的影响。通过改变流量执行器的特征参数来考察其对气动特性的影响,其优化设计目标是尽可能的减小翼型阻力系数并提高其升力系数。本文通过CFD计算得到结论:利用ANSYS FLUENT 17扫射流器的CFD分析可以辅助理解SWJNACA 0015翼型性能的影响。分析结果表示翼型的SWJ驱动器入口流量的关键特征改变对翼型性能会产生影响,但不同入口质量流率对翼型性能的影响不大。同时,开口方向不同的SWJ会对翼型的CLCD产生重要影响。而且,CLCD系数随流动分离会出现振荡。这种振荡可能与扫掠振荡有关。

徐良的报告题目是《Optimization Design of Hypersonic Vehicle Based on Kriging Surrogate Model》。

报告内容是:高超声速飞行器是指飞行速度超过5倍音速的飞机、导弹、炮弹之类的有翼或无翼飞行器,具有突防成功率高的特点,有着巨大的军事价值和潜在的经济价值。对于高超声速飞行器的空气动力学设计是一个重要的研究方向。高超声速飞行器的相关研究具有较高的耦合特性,这也是研究中的难点。

本文针对高超声速飞行器的外形进行了设计和分析。其设计和分析过程中采用了Kriging 代理模型并设定了二维的测试算例函数。研究对象的飞行马赫数为8,飞行迎角为0°,飞行高度为30千米。在此条件下进行相关外形参数的设计。进气道的设计是为了使前三级斜激波聚焦与罩顶,和第四级斜激波相交于前体下点。在隔离器设计中提出了一种与三个楔形角强耦合的恒定区域通道。

通过考虑燃料反应时间和气体速度,将燃烧室设计成一个略微增大的区域通道。

并考虑了一个单一的膨胀喷管在后体喷管的设计方法。在巡航状态下设计了具有理想超音速燃烧冲压发动机的高超声速吸气式飞行器。本文利用遗传算法和Kriging代理模型建立了优化模型。采用欧拉方程模拟吸气式飞行器的绕流,采用区域变管流与换热管流动相结合的方法模拟燃烧过程。完成了单目标和多目标优化,大大提高了飞机的性能。

Breitenbach的报告题目是《Thermal atomization of an impacting drop onto a hot substrate: Characterization of secondary dropets》。

报告内容是:冷却问题涉及工业,航空航天等多个方面。钢材的冷却,火箭发射时对地发射井的冷却,以及对航空喷气式发动机的冷却都需要对冷却的过程和机理进行深入的研究。水冷是一种重要的冷却方法,对于水冷的相关机理研究有助于提高其冷却效果。

本文针对水冷进行了相关机理分析和实验验证。通过研究水滴在撞击热表面时的运动特性来反应水冷效果。水滴在撞击热表面时会因为环境因素产生不同的撞击效果,包括反弹和分裂。当水滴在撞击后的反弹越小,分裂越细,其冷却效果就越好。本文通过高速摄像机拍摄不同表面温度和水滴速度下,水滴撞击热平面以后的撞击效果。通过大量的实验,确定了水滴具有低反弹、高分裂特性时所对应的环境温度以及撞击速度。通过热力学分析,给出了水滴撞击特性的数学表达式,并通过实验结果对公示进行了修正。通过后续大量实验可知,公示的计算结果和实验相吻合。同时,本文研究了不同水滴直径和撞击速度下的水滴撞击效果,给出了在高速撞击和低速撞击条件下的两条水滴是否反弹的实验边界。最后,本文研究了水滴分裂后重新聚合的时间和外界条件的影响。通过对水滴撞击分裂特性、反弹特性以及聚合时间特性的研究,本文可以用于设计性能更好的冷却设备。



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