【摘 要】
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本文针对近自由面垂直水翼表面产生的空化现象进行了研究，方法包括水箱发射实验及CFD数值模拟。通过实验可以观察到空泡变化过程，空泡长度及自由液面的影响。计算中利用了商业软件FLUENT对水翼模型进行了数值仿真，从而对于该水翼模型在运动中产生的空化现象进行分析研究，并获得自由面-空泡相互作用结果。结果 表明自由面能够影响水翼三维空泡主回射流的位置，改变不同垂向截面位置空泡脱落的时序。进一步对比了实验观
【机 构】
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中国科学院力学研究所,流固耦合系统力学重点实验室,北京海淀区100190 中国科学院大学工程科学学
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本文针对近自由面垂直水翼表面产生的空化现象进行了研究，方法包括水箱发射实验及CFD数值模拟。通过实验可以观察到空泡变化过程，空泡长度及自由液面的影响。计算中利用了商业软件FLUENT对水翼模型进行了数值仿真，从而对于该水翼模型在运动中产生的空化现象进行分析研究，并获得自由面-空泡相互作用结果。结果 表明自由面能够影响水翼三维空泡主回射流的位置，改变不同垂向截面位置空泡脱落的时序。进一步对比了实验观察图片与数值模拟中获得的典型空泡运动特征，以对模拟仿真的精度进行验证和评估，并为下一步的分析研究奠定了基础。
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本文利用数值计算的方法分析了某超临界机翼，在风洞试验雷诺数、不同固定转捩位置下气动特性与飞行雷诺数下的区别，并与高雷诺数风洞试验结果进行了对比分析。重点研究了固定转捩位置对超临界机翼压力分布、附面层厚度及升阻特性的影响规律。研究结果表明： (1)风洞试验雷诺数太低时，固定转捩试验无法得到可靠的试验数据，用自由转捩试验更合适；(2)随着雷诺数的增加，模拟高雷诺数的能力越来越强，固定转捩位置可以前移，
本文基于带自由表面水动力学数值模型，采用双方程k-ω的剪切应力输运(SST)湍流模式，对非淹没刚性圆柱群水流场进行了三维数值模拟。通过与实验数据的对比分析，验证了模型的有效性及模拟精度。通过圆柱群绕流场特征的模拟分析，探究了不同圆柱雷诺数和固体体积分数对柱群内剪切层渗入长度(δ)、柱群后尾流区剪切层长度以及床面应力空间分布特征的影响。
本文通过数值计算的方法研究了风洞试验中雷诺数对某超临界机翼气动载荷的影响，重点研究了风洞试验雷诺数对机翼弦向气动载荷、展向气动载荷及全机部件载荷分配的影响。研究结果表明： (1)超临界机翼在巡航条件下，雷诺数从400万增加到2400万，机翼弦向载荷压心后移，扭转载荷增加。(2)雷诺数增加后，机翼展向压心外移，机翼弯曲载荷增加。(3)雷诺数增加后，机翼低头力矩增加，导致平尾配平载荷增加，尤其在大过载
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