燃烧加热污染空气对超燃冲压发动机性能影响研究

针对燃烧加热地面试验设备存在的工质污染问题,采用数值模拟方法研究了燃烧加热污染空气对氢燃料超燃冲压发动机性能的影响。以飞行马赫数Ma=6.5,当量油气比ER=0.6为计算基准状态,分别对纯净空气和污染空气来流下氢燃料超燃冲压发动机的整机流场和性能进行了对比计算分析。燃烧化学反应模拟采用了改进的H₂/O₂七组分八方程模型,湍流模型为标准的 k-ε模型,并采用直连式燃烧室试验数据进行了数值方法的验证。研究结果表明:(1)相对于纯净空气来流,污染空气来流下的超燃冲压发动机推力和比冲均有所下降。(2)采用酒精燃烧加热器的前提下,来流参数匹配静温、静压、马赫数时,发动机性能与纯净空气来流下的结果最为接近,而匹配总温、总压、马赫数时相差最大。(3)来流参数匹配总焓、静压、马赫数的前提下,采用氢燃烧加热器时发动机性能与纯净空气来流下的结果最为接近,而采用甲烷燃烧加热器时相差最大。      

环流非对称结构与台风移速关系的数值研究

利用准地转正压模式,在无环境气流的情况下,对初始轴对称和非轴对称理想台风实施两组共13个数值试验,研究台风环流不同区域的非对称性与其移速的关系。结果表明：（1）台风环流某些区域的非对称性与其移速有稳定的强相关,如,大风半径外围50～100KM附近东—西向东北—西南向的非对称性;（2）大风半径的位角,使台风外围环流的非对称性与其移速相关增强,而最大风速和初始非对称方位用的变化对上述相关性几乎没有影响。     

并联式TBCC发动机排气系统性能数值模拟

针对一个并联式涡轮基组合循环(Turbine Based Combined Cycle, TBCC)发动机排气系统的气动方案,对其在整个飞行包线范围内典型工作点上的流场进行了数值模拟研究,获得了飞行包线范围内排气系统相应的推力系数、升力、俯仰力矩随飞行马赫数的变化关系。计算结果显示,在整个飞行包线范围内,排气系统的轴向推力系数随着飞行马赫数先减小后增大,在跨声速飞行时降到最低 Ma=0.9,涡喷不加力时为0.562,加力时0.662),在设计点附近达到最大;升力和俯仰力矩性能在亚声速及跨声速飞行时较差,在超声速飞行时随着飞行马赫数增加逐渐好转。表明排气系统在跨声速飞行范围内工作时应采取措施以改善其性能。      

登陆台风卡努(0515)内核区环流结构特征分析

本文采用地基雷达轨迹显示技术(Ground Based Velocity Track Display,简称GBVTD)反演的雷达风场资料,分析台风卡努(0515)在登陆期间近中心环流结构特征.轴对称环流结构分析表明,登陆前卡努轴对称切向风速最大值出现在眼墙区域2 km高度附近,最大风速半径随高度向外倾斜.轴对称径向入流...     

非对称台风bogus方案设计和初步试验

国家气象中心台风路径数值预报模式自1996年6月投入业务运行以来, 一直在背景场中采用经验平滑滤波技术消除浅台风和嵌入轴对称的台风bogus涡旋技术。但事实上, 在采用经验平滑技术消除背景场中弱的位置不准确的浅台风涡旋同时, 也滤除了台风中心周围一些宝贵的非对称气流结构, 同时, 由于实际的台风涡旋结构是非对称的, 因而对采用轴对称涡旋的模式初始场而言, 或多或少的贡献了一些模式预报结果的路径误差。为了调查这部分非对称结构对台风预报路径误差的影响, 从T213L31全球谱模式提供的背景场中抽取浅台风周围的非对称流场, 将之加入到轴对称的台风bogus涡旋中。初步的个例试验发现, 加入非对称流场后, 能有效地减少台风路径预报误差。     

风电场流场特性及风机布局数值模拟研究

针对风电场流场特性研究对风力机工作性能提高的重要意义,采用计算流体力学（CFD）方法在单机风力机模拟验证的基础上,对某风电场单风力机和三种布局条件下的风电场流场特性进行了数值模拟研究。考察了不同布局条件下风电场速度、叶轮表面压力以及湍流涡的分布特性。结果表明：叶轮后方尾流效应明显,速度损失随着相对距离的增加而逐渐减小,风力机处中心尾流速度比率最低降为0.4;当相对距离超过4 d后,风速可恢复为初始速度的90%以上;尾流速度与涡流粘性呈负相关性;三风力机平行布置时,各风力机尾流速度比率基本一致;三风机组在错落布置时,尾流效应对下游风力机工作性能影响较小,错落角度越大,尾流损失越小。     

H2O/CO2污染对煤油燃料超声速燃烧影响数值研究

在纯净空气与H₂O/ CO₂污染空气来流对比试验结果基础上,采用数值计算方法和化学动力学方法,研究了H₂O和CO₂污染组分对煤油燃料超声速燃烧的影响,获得了试验手段难以得到的燃烧室流场参数和性能数据。完成了相应的煤油燃料超声速燃烧室二维数值计算,其中匹配了进口总温、总压、马赫数、氧气摩尔分数和工作当量油气比。将数值计算结果与相应试验测量值进行了对比分析,并结合燃烧室流场数据、性能参数分析了H₂O和CO₂污染的动力学影响、以及对燃烧室性能的影响。研究表明:(1)数值计算结果与实验测量值总体上吻合,两种手段均体现了纯净空气来流时不同煤油当量油气比的燃烧室性能,并反映了一致的“污染效应”影响趋势;(2) H₂O污染、H₂O+ CO₂污染的存在降低了煤油燃料超声速燃烧室性能,体现在燃烧诱导压升、燃烧效率、流向冲量增量的下降,而且随着污染组分含量的增加,燃烧室性能下降越加显著。      

地面感热对青藏高原低涡流场结构及发展的作用

考虑热带气旋类青藏高原低涡为受加热和摩擦强迫并满足热成风平衡的轴对称涡旋系统,通过求解线性化的柱坐标系中涡旋模式的初值问题,分析了地面感热对高原低涡流场结构及发展的影响,给出了高原低涡眼壁内、外侧水平流场和垂直流场的结构特征,讨论了低涡发展与其水平尺度、垂直厚度、所处纬度以及热量总体输送系数和加热强度的关系.结果表明:地面感热对低涡的生成及发展具有重要作用,但这种作用是否有利于低涡的发展与低涡中心和感热加热中心的配置有关.     

斜压大气中台风涡旋自组织的研究

文中利用MM5(V3),实施了8个数值试验,对斜压大气中台风涡旋自组织的问题进行了初步研究.结果表明:(1)在试验1中,没有引进一个半径为80 km的小涡旋,两个初始分离的半径为500 km的轴对称涡旋,一边互旋,一边相互排斥,两个涡旋中心之间的距离不断加大,致使双涡最终分离.(2)在试验2中引进了一个半径为80 km的小涡旋,其他条件同试验1,两个初始分离的轴对称涡旋一边互旋,一边相互逼近,经自组织形成了一个由内区和螺旋带组成的类似于台风环流的较大尺度的涡旋.这个结果支持周秀骥在十多年前提出的重要观点,也支持以往在正压框架内的同类研究结果.(3)试验3-8为在前两个试验的基础上取不同初始涡旋参数的敏感性试验,其中,试验3和4为引入小涡旋不同初始位置对台风涡旋自组织的影响,试验5和6为不同初始轴对称双涡间距对台风涡旋自组织的影响,试验7和8反映了不同初始轴对称双涡强度对台风涡旋自组织的作用.它表明对涡旋自组织过程影响最大的涡旋初始参数是涡旋之间的距离,其与正压模式中的结果是类似的.     

用单多卜勒雷达确定中尺度气旋环流中心及最大风速半径

首先给出具有 Ｒａｎｋｉｎｅ 模式的中尺度气旋的模拟多卜勒径向速度图,然后利用多卜勒雷达观测的径向速度与实际气流间的几何关系,提出一种确定近似轴对称的中尺度气旋中心及最大风速半径的方法。