摘要。湍流流的直接数值模拟(DNS)需要一个较大的计算域和较长的模拟时间来捕获和发展大规模结构并达到统计固定状态。相比之下,实验测量可以相对容易捕获大规模结构,但努力解决耗散流量尺度。这项研究调查了湍流通道流量的DNS所需的空间范围,以恢复使用实验入口数据时恢复湍流和能量的空间范围,而实验入口数据通常无法捕获向粘性子层捕获的爆发。REτ= 180处的流循环通道流dns的合成实验场被用作具有入口输出边界条件的通道流量DNS的入口。通过除了零傅里叶模式以外的所有壁壁能量和爆发,可以检查入口处有限的近壁数据的效果。有限的近壁数据对平均值和流动性速度速度的收敛性的影响不太明显,当时在y + = 5。然而,跨度的流动略有弱。跨度能光谱表明,在域长度的1/16处(x/h≈π/4)恢复流量尺度。当将闪光移除至y + = 17或更大时,全范围的流量尺度需要一个大于x/h =4π的域。
大气和海洋的平均状态是通过外部强迫(辐射、风、热量和淡水通量)与产生的湍流之间的平衡来确定的,湍流将能量转移到耗散结构。这种强迫在大气中产生喷流,在海洋中产生洋流,这些涡流通过斜压不稳定性自发地形成湍流涡流。气候理论发展的一个关键步骤是正确地纳入涡流引起的热量、水分和碳等特性的湍流输送。在线性阶段,斜压不稳定性在罗斯贝变形半径处产生流动结构,罗斯贝变形半径在大气中的长度为 1,000 公里量级,在海洋中为 100 公里量级,分别小于行星尺度和海洋盆地的典型范围。因此,温度等特性的大尺度梯度与随机平流温度的小涡流之间存在尺度分离,从而引起有效扩散。数值解表明,只要大气和海洋底部有足够的阻力,这种尺度分离就会在强非线性湍流状态下保持下去。我们计算了控制与斜压湍流相关的涡流驱动输送的尺度定律。首先,我们为以前研究中报告的经验尺度定律提供了理论基础,适用于底部阻力定律的不同公式。其次,这些尺度定律为准确的局部闭合提供了重要的第一步,以预测斜压湍流对大气和海洋大尺度温度分布的影响。
图 1. 近尾流湍流强度分布 [1] ...................................................................................................... 2 图 2. 远尾流湍流强度分布 [2] ...................................................................................................... 3 图 3. 2.06 倍叶片直径处的相对湍流强度 [3] ...................................................................................... 4 图 4. 近尾流轴向速度云图(左)和切向速度云图(右) [4] ............................................................. 5 图 5. 2.5 倍涡轮机直径处的实验和 CFD(LES)湍流强度 [6] ............................................................. 6 图 6. CFD(LES)湍流图 7. 基本风洞示意图 ...................................................................................................................................... 8 图 8. 蜂窝类型 [7] ...................................................................................................................................... 11 图 9. 湍流减少因子 [10] ............................................................................................................................. 15 图 10. 用于模型风力涡轮机的 NACA 4412 叶片 ............................................................................................. 23 图 11. 模型风力涡轮机轮毂 .............................................................................................
目前的研究结果表明,飞行过程中大气湍流造成的干扰效应可以显著减少。一种新方法(也已申请专利)可将升力补偿效应提高 10 倍。先前的模拟和无人驾驶试飞结果表明,与无控制飞行相比,干扰效应可能减少 80%。
经常但并非总是如此,趋势和对流项比右侧的两个术语小得多,并且在ABL中,动量通量收敛,Coriolis力量和压力梯度力之间的三向力平衡近似,使得平均风在压力梯度下具有均匀风。跨壳流动角A是实际的表面风与地球风向之间的角度。如果可以准确地测量实际和地质速度的平均曲线,则可以将动量通量收敛计算为上述方程中的残差,并垂直整合以推断动量通量。该技术通常在本世纪初应用,在快速响应之前,完善了湍流速度成分的高数据速率测量值。这不是很准确,因为U或U G中的小测量误差会导致动量通量中的相对误差。
注 1:本表中的湍流类别是根据翼展、翼面积、纵横比、锥度比、机翼后掠角等飞机因素得出的。因此,应将本表视为权威;但是,飞机的重量、空速和/或高度可能会改变其湍流类别,使其与本表中的默认值不同。原始源文件为 AFWAL-TR-81 3058。如需更新和飞机补充,请联系 AFLCMC/XZIG,DSN 785- 2299/2310。注 2:如果未列出飞机,可以进行以下保守湍流类别划分:在 FL180 或以上飞行的喷气式飞机和多引擎螺旋桨/涡轮螺旋桨飞机可视为 II 类。所有其他飞机都应视为 I 类。注 3:直升机的湍流类别主要根据机组人员的反馈确定。由于直升机的复杂性增加,固定翼飞机所用的方法不适用于直升机。注 4:CV-22 显示的飞行方面包括旋翼机翼操作,因此无法对旋翼飞行阶段(例如起飞/降落)进行客观阵风载荷计算和湍流分类。
他进一步表示,他不习惯使用 A/THR,他更喜欢在 A/THR 断开的情况下进近。稳定高度设置为 1,000 英尺 AGL。他补充说,他已经向副驾驶解释过,如果他认为有必要,他可以要求中止进近。ACARS 在 06 时 47 分收到的 ATIS O 提到风速为 25 节,风向为 210°,阵风为 37 节。他解释说,他查看了 MCDU 上显示的 Vapp 值,并且在进近过程中他使用了这个值,在该值上增加 5 到 10 节作为手动飞行的目标速度,但没有修改 MCDU 上 PERF APPROACH 页面上显示的值。下降 200 英尺后,他看到 PAPI 上的三个红灯和速度趋势增加。他解释说,在最后进近时,飞机向左急速倾斜让他很惊讶,他担心左翼会碰到跑道。他说他没有时间拉平。他考虑过中止着陆,但当他注意到飞机没有打滑时,他宁愿减少推力并部署反推装置。
本文介绍了背景信息,并提供了联邦航空管理局 (FAA) 尾流湍流计划 RECAT(即重新分类)特定方面的状态更新。RECAT 的基本前提是,可以使用更完整的尾流相关参数集来改进尾流分离,而不是使用基于最大起飞重量的现有 FAA Order JO 7110.65 分类尾流湍流分离最小值。然后,此过程可以安全地降低尾流湍流分离最小值,使其低于 FAA Order JO 7110.65 中规定的最小值。本文介绍了 RECAT 的整体三阶段方法,最终目标是实现动态成对分离。目前,第二阶段或基于静态成对的尾流湍流分离已准备好由联邦航空管理局实施。本文介绍了分析方法,包括 RECAT 第二阶段开发中使用的数据源和严重程度指标。
Matthew R. Fulghum 的论文经过以下人员的审阅和批准*:机械工程学教授 Gary S. Settles 论文顾问 委员会主席机械工程与数学杰出教授 Asok Ray 机械工程学教授 John M. Cimbala 机械工程学教授 Philip J. Morris Boeing/A. D. Welliver 航空航天工程学教授 Daniel C. Haworth 机械工程学教授 MNE 研究生项目主管教授 * 签名已存档于研究生院。
Matthew R. Fulghum 的论文经过以下人员的审阅和批准*:机械工程学教授 Gary S. Settles 论文顾问 委员会主席机械工程与数学杰出教授 Asok Ray 机械工程学教授 John M. Cimbala 机械工程学教授 Philip J. Morris Boeing/A. D. Welliver 航空航天工程学教授 Daniel C. Haworth 机械工程学教授 MNE 研究生项目主管教授 * 签名已存档于研究生院。