空氣動力學學報最新期刊目錄

大型結構風效應流固耦合機器學習研究進展————作者：張澤宇;周旭曦;許楠;王浩煒;楊子鑒;莊簡;黎善武;賴馬樹金;陳文禮;李惠;

摘要：隨著計算技術與數據科學的迅速發展，機器學習為解決大型結構風效應中復雜流固耦合問題提供了全新的研究范式。本文系統綜述機器學習在大型結構風效應領域的研究進展，涵蓋了結構表面風壓預測、結構風致響應分析與建模、氣動力方程智能識別以及基于強化學習的結構振動控制四個主要研究方向。具體而言，結構表面風壓預測方面，機器學習能夠精準地挖掘結構表面復雜非線性風壓場特征；結構風致響應分析與建模中，機器學習有效實現了大型...

基于機器學習的極端風場短時預測研究進展與思考————作者：陶天友;鄧鵬;王浩;范延盛;

摘要：隨著全球氣候的變化，極端風場短時預測已成為國際風工程領域的研究熱點與學術前沿。在極端風場來臨前，精準預測原位風速對于工程結構安全預警與應急防護具有重要意義。傳統數值天氣預報方法是極端風場預測的有效手段，但由于空間分辨率不足、計算資源消耗大，其難以實現工程結構原位風速的實時預測。隨著人工智能技術的快速發展，機器學習為解決上述難題提供了新思路，在極端風場短時預測中的應用越趨廣泛，且展露出廣闊的應用前景...

海洋底混合層研究進展————作者：郭雙喜;陳家靜;黃鵬起;魯遠征;岑顯榮;屈玲;周生啟;

摘要：海洋底混合層是海洋底層水體中受強湍流混合作用影響的水層，溫度、鹽度和密度等物理性質在垂直方向上相對均勻，其作為海洋物理、化學和生物過程交匯的重要界面，在全球海洋能量、物質交換和生物地球化學循環中扮演著關鍵角色。本文系統綜述了海洋底混合層的研究進展，重點探討了其結構特征、影響機制、厚度的確定及參數化方法以及全球海洋底混合層厚度分布規律，并展望了其未來研究研究方向。詳細分析了底混合層溫度、鹽度和密度在...

1:5矩形斷面速度場降階動力學模態智能預測模型————作者：趙林;劉鵬;崔巍;

摘要：鈍體斷面的繞流特征是輔助強化理解氣動力分布模式、實施被動抑振措施及開展氣動外形優化的重要考量因素。當前，基于粒子圖像測速技術的風洞試驗和計算流體力學等方法已能有效揭示鈍體斷面繞流速度場分布特征，但研究方法仍存在一些局限性：縮尺模型與足尺模型間的雷諾數效應差異會影響流動分離特性；在實橋上實施粒子圖像測速存在場地條件限制；開展真實雷諾數條件下的鈍體斷面流場數值模擬會受到湍流模型精度和算力水平的限制。相...

大型實驗地球流體力學旋轉平臺的設計與實現————作者：陸曉婕;韓國慶;林一帆;董昌明;

摘要：地球流體力學是一門研究自然界中流體宏觀運動規律的學科，在氣候研究等領域有著廣泛的應用。旋轉水池在模擬自然流體運動中發揮了重要作用，通過比例縮放和地形模擬，能夠再現旋轉條件下層化流體的多尺度物理過程，捕捉海洋和大氣環境的基本特征。本文重點介紹了南京信息工程大學國際地球流體力學研究中心已建成的大型旋轉水池的設計原理和系統組成，該水池是全球第二個內徑超過10 m的旋轉水池（內徑14 m，外徑18 m），...

深度強化學習箱梁渦激振動智能流動控制————作者：鄧曉龍;胡鋼;陳文禮;

摘要：為抑制橋梁渦激振動從而提升橋梁抗風性能，提出了一種基于深度強化學習的智能主動流動控制方法。研究利用合成射流對橋梁節段氣彈模型尾流場的旋渦脫落進行擾動，從而實現對渦激振動的有效抑制。風洞試驗結果驗證了橋梁渦激振動在均勻穩定風場中的氣動性能，并建立了合成射流激勵器控制電壓與射流流量的映射關系。通過對控制電壓的系統性分析發現，控制電壓與射流平均吹氣速度近似線性正相關，且更高的控制電壓能夠顯著提升抑制效果...

定常風下鈍體二維組合斷面繞流和三分力系數的智能預測方法————作者：李珂;王路路;陳增順;趙文卓;秦煜;李少鵬;

摘要：在結構斷面設計與優化中，高效精準地獲取氣動性能具有重要意義。傳統的氣動選型方法，如風洞試驗和計算流體動力學數值模擬，存在耗時且成本高昂的問題，特別是在處理結構斷面設計參數多樣性和優化方向不確定性的迭代計算任務時，其效率低下的問題尤為突出。本研究提出了一種基于深度學習代理模型的智能預測方法，專注于定常風下鈍體二維組合斷面的繞流流場及三分力系數的快速精準預測。具體而言，該方法采用類似圖片的一致化形狀表...

翼型對高壓捕獲翼構型高速氣動特性影響研究————作者：王豐逸;常思源;肖堯;李廣利;田中偉;崔凱;

摘要：高壓捕獲翼構型作為一種在高速條件下具有巨大發展潛力的新型氣動布局，其氣動性能主要取決于捕獲翼的幾何形狀及位置。該構型與常規布局差異顯著，高速時機體激波將嚴重干擾捕獲翼。然而，翼型對其氣動特性的影響機制尚未明確。為此，本文基于高壓捕獲翼單翼概念構型，選取4種典型的高速翼型，通過計算流體力學數值模擬技術，分析了設計條件（來流馬赫數為6）和非設計條件（來流馬赫數為3）下翼型對該構型升阻特性和穩定特性的影...

考慮近距離海洋下墊面影響的對稱風機翼型靜氣動特性————作者：賈曉峰;黃雯;胡傳新;徐辛葉;

摘要：為探究海洋下墊面對近海面靜態風機翼型氣動特性的干擾機理，以NACA 0012對稱翼型為研究對象，采用流體體積分數模型構建風浪-翼型耦合場，結合翼型升力系數時頻特征和表面流場，分析不同風浪參數、翼型與靜水面相對距離下的靜氣動特征，揭示近距離海洋下墊面對大攻角靜態翼型氣動特征的干擾機理。研究發現：海洋下墊面通過附加攻角β間接影響近海面翼型氣動特性，與風場相比，風浪場中翼型的靜態失速攻角減小，其減小量取...

基于非線性耦合本構關系的高速磁流體控制數值模擬————作者：史毫;肖洪;周莉;王占學;

摘要：針對高速等離子體在磁場中的復雜非線性流動問題，由于連續介質理論的N-S方程已不再適用，本文通過耦合非線性耦合本構方程和Maxwell電磁場控制方程，結合Park TTv雙溫度模型和Park11組分化學反應模型，建立了低磁雷諾數高速磁流體熱化學非平衡數值模擬方法。基于高速等離子體圓柱擾流算例的數值模擬，研究了偶極子磁場對高速磁流體控制的影響機理，重點分析了磁場的存在以及磁感應強度的大小對等離子體流場...

破碎波激發湍流的數值模擬研究進展————作者：盧敏;郭曉宇;梁姍;李榮;孫俊;童俊淇;李千千;楊子軒;

摘要：波浪破碎過程伴隨著大量空氣卷入，會形成水、氣充分混合的混相湍流，對其發展數值模擬方法與湍流封閉模型是當前研究的難點。本文綜述了混相湍流的數值模擬研究進展，重點介紹了高密度比兩相流模擬的數值穩定性問題和解決方案。針對傳統方法在界面捕捉與動量方程求解格式不一致導致的數值不穩定性，近期提出的密度預估-同步法通過顯式求解質量輸運方程，實現了高密度比條件下的穩定計算。本文還詳細闡述了該方法的控制方程、時空離...

帶水平剪切的溫鹽穩定分層流動數值模擬————作者：荀偉康;楊延濤;

摘要：海洋垂向溫鹽梯度形成的密度分層流體是一種典型環境結構。對這類密度分層流體，由對流混合層和高密度梯度界面組成的分層流態是一種典型現象，其對溫鹽和密度的垂向混合輸運有重要影響，但分層發生的機理非常復雜。本文針對由致穩溫度梯度和鹽度梯度組成的雙分層流體，提出了一種在背景剪切作用下，由有限大小初始擾動誘發的非線性分層形成機制，并利用二維直接數值模擬驗證了該機制能夠誘發分層流態。結果表明：溫度剪切強度直接影...

基于合成雙射流的邊條翼大迎角前緣渦控制研究————作者：鄧熠;王浩;趙志杰;鄧雄;羅振兵;劉源園;

摘要：邊條翼在大迎角狀態下會發生前緣渦渦破裂現象，氣動性能顯著降低，為解決這一問題，本研究提出一種基于合成雙射流的渦破裂控制方法。在76°/40°邊條翼的邊條渦掃掠路徑外側安裝合成雙射流激勵器，有效影響了邊條渦的流動發展，改善了飛行器氣動特性。結果表明，在自由來流馬赫數為0.1情況下，施加控制后能推遲各迎角下的邊條渦破裂點，在40°迎角時，渦破裂延遲量達到8.4%根弦長；同時，升力系數也得到了顯著提升，...

阻力舵機翼顫振特性仿真與風洞試驗————作者：李永昌;漢懌哲;戴玉婷;楊超;

摘要：阻力舵是一種用于飛翼布局飛行器的非常規操縱面，阻力舵開裂產生偏航力矩實現航向操縱，其氣動力具有較強非線性。針對低速大展弦比三維阻力舵機翼模型，提出了一種基于顫振頻率處高精度非定常氣動力修正的阻力舵機翼頻域顫振分析方法，并開展該阻力舵機翼低速顫振風洞試驗研究。將考慮非定常氣動力修正的顫振結果與風洞試驗結果進行對比，得到了不同開裂角下的阻力舵機翼顫振規律。仿真與風洞試驗結果均表明，隨著開裂角增大，阻力...

關鍵區域優化對高速列車橫風氣動特性影響————作者：姜霽蕓;劉堂紅;王鑫然;高鴻瑞;王雷;

摘要：為了提高列車高速運行時的性能和能效，對其進行減阻設計至關重要，尤其在橫風環境下，列車的氣動特性會顯著惡化，導致氣動載荷發生顯著波動。為了深入探明在不同氣動外形減阻方案下，400 km/h高速列車在橫風環境下的適應性，采用基于SST k-ω湍流模型的改進延遲分離渦模擬方法，對不同減阻措施下列車的橫風氣動性能進行數值模擬研究，并利用風洞試驗進行了驗證。選取轉向架優化及受電弓優化兩種常見的氣動減阻措施，...

多種SST湍流模型對典型分離流動的預測性能————作者：李文浩;饒彩燕;段毅;王丁;高原;張健;

摘要：流動分離現象對飛行器表面附近的流場結構以及飛行器的整體性能有著至關重要的影響。基于駝峰流動以及跨聲速凸包流動兩種典型的分離流動，采用CFL3D求解器對航空航天工程領域常用的shear-stress transport (SST)湍流模型及其多種修正形式的預測性能進行了評估與分析。通過從平均流場與湍流場兩個方面與高精度的實驗及大渦模擬結果對比發現：由于低估分離區剪切層中的湍流生成，SST模型在相應區...

基于條件生成對抗網絡的臺風極值風速分析————作者：洪旭;侯子洋;孔凡;胡亮;

摘要：準確評估臺風極值風速對保障臺風影響地區的重要工程結構抗風安全具有重要意義。本研究建立了基于條件生成對抗網絡的臺風路徑與強度模型，以實現臺風極值風速的精細化分析。首先，將臺風運動速度、臺風強度的6小時變化量處理為一定狀態變量（臺風中心經緯度等）和環境變量（洋面溫度等）的條件隨機變量。然后，采用條件生成對抗網絡建立臺風運動速度、臺風強度6小時變化量的生成器和判別器全連接神經網絡，利用中國氣象局臺風最佳...

飛行器模型表面三維溫度場重建方法————作者：涂兵;黃丹平;李明;

摘要：針對風洞試驗中紅外圖像分辨率低、測試角度限制導致飛行器表面溫度場重建精度不足的問題，提出一種飛行器模型表面三維溫度場的重建方法。首先采用基于多幀紅外圖像的特征點識別算法，對特征點進行識別定位；其次通過面元篩選方法將飛行器模型溫度失真區域過濾；最后利用溫度賦值將風洞試驗獲取的多視角溫度數據進行還原。試驗結果表明：相較于傳統單幀識別方案，多幀處理算法可使特征點定位精度提升25%；在低分辨率（≤640 ...

柔性光伏陣列風致振動特征試驗研究————作者：劉昕玥;馬文勇;李海云;陳穩考;

摘要：柔性光伏支架陣列在大風天氣下容易發生大幅度的風致振動，影響結構的安全和使用，然而目前對風致振動特征的認識還不夠明確。通過柔性光伏陣列全氣彈模型風洞試驗，分析了風速、風向角和傾角對單層索柔性光伏陣列位移響應和索端力響應的影響。結果表明：豎向振動、扭轉振動以及索端力均隨風速的增大而增大；豎向位移和扭轉位移最大均值和脈動值出現的位置不同，豎向位移迎風第一排均值更大，而迎風第二排脈動值最大，扭轉位移迎風第...

高原山谷對直升機懸停旋翼的氣動干擾————作者：張偉;李國強;高鐘譜;邢苗苗;

摘要：山谷地形誘發產生的擾流對直升機旋翼的氣動干擾明顯，對直升機的氣動特性及飛行安全具有重要影響。為研究高原山谷地形的擾流特性和擾流對懸停旋翼的氣動干擾，首先以典型高原山谷三維模型為研究對象，引入了適用于壓力驅動大氣邊界層的入口條件，采用CFD方法基于標準k-ω湍流模型模擬了高原山谷復雜地形下的大氣邊界層；并在高原山谷擾流研究的基礎上，基于嵌套網格方法模擬了高原山谷地形與懸停旋翼的耦合流場。結果表明，山...

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