湍流模型对发动机排气系统流场和红外辐射特征计算的影响

计算分析了采用k-ω SST(shear-stress transport)模型、RNG(renormalization group)k-ε模型配合标准壁面函数(RNG k-ε+标准壁面函数)、RNG k-ε模型配合增强型壁面函数法(RNG k-ε+增强壁面函数)3种湍流模拟方法,对典型涡扇发动机轴对称收敛喷管排气系统流场、温度场、组分质量浓度场及红外辐射特征计算结果的影响.研究表明:对于这3种方法,排气系统腔体内壁面压力分布基本一致;但在温度场、组分质量浓度分布以及红外辐射特征方面的差别较大.RNG k-ε+增强壁面函数计算得到的内涵壁面与燃气流的温度、CO₂与H₂O的质量浓度和红外辐射强度值最大,RNG k-ε+标准壁面函数的计算结果其次,而k-ω SST 模型的计算结果最小.通过与试验结果对比,发现k-ω SST模型对排气系统红外辐射特征的模拟更加合理一些.      

几种常用格式和湍流模型在高速流动中的适用性研究

针对高超声速飞行器中存在的强激波、激波/边界层干扰、分离、湍流等复杂流动现象,对比分析了当前计算流体力学中的主要空间离散格式及湍流模型,发现不同格式对强激波的分辨率基本相同,Roe和LDE(low diffusion E-CUSP(convective upwind split pressure))格式对摩擦因数和传热系数的模拟优于其他格式;S-A(Spalart-Allmaras)一方程湍流模型计算的摩擦因数比k-ωSST(shear stress transport)两方程湍流模型高10%左右,而后者预测的分离区约为前者的2倍,且分离点靠前.     

用流函数方法求解叶轮机械三维气动设计问题

将三维流动中定义于任意曲线坐标系上的两个流函数φ(x~1,x~2,x~3)和ψ(x~1,x~2,x~3)反演为x~1=x~1(φ,x~2,x~3)及ψ=ψ(φ,x~2,x~3)形式。在反演后的坐标系(φ,x~2,x~3)上导出三维流体动力学主控方程(坐标流函数方程)。该方程对于给定叶片厚度和叶片表面某气动参数(压强、速度等)分布,计算叶型坐标的问题(半反问题)易于求解。在求解差分方程时采用对x~1和ψ联立求解可得到较好的收敛性。通过算例计算表明该方法可给出满意的三维叶型坐标。     

吹吸气流隔断局部空间的基础研究

本文对用吹吸气流隔断局部空间时的气流运动进行基础研究。本研究的气流流动假定为二维、湍流、等温和稳定流动。动量方程式中的从属变量选用流函数和涡度(ψ—ω),湍流动能方程选用一方程式模型(K—L模型),以此作为吹吸气流流动的数学模型。数值解析结果与实验结果比较表明,用上述方法推导出的数学模型和计算程序能较好的反映实际流动情况。本研究对吹吸气流隔断局部空间的研究、设计、现场调试将具有一定的理论价值和工程应用价值。     

SchrOdinger方程的一个新显格

文章构造了一个解SchrÖdinger方程的三层显式差分格式,截断误差达O(τ2+h2),稳定性条件为r=τ／h2＜(17(1/2))／4.     

区域分裂法在湍流流场数值解中的研究

应用区域分裂算法(简称DDM)对湍流流场进行数值研究。对湍流流动控制方程建立一种通用的DDM-1计算格式S_{I,ω,给出重叠区域内变量处理方法。DDM-1的SI,ω计算格式的适用性由突扩圆管分离流流场数值计算所验证,数值计算结果与实验数据比较表明:采用SI,ω计算格式所预测的再附点位置及平均轴向速度、湍动能强度比在整个计算区域内采用单一模型的方法能够更好地与实验值吻合。}      

超声速和高超声速二维层流分离流动的数值解法

本文利用时间分裂的、在激波附近为一阶精度、其它区域为二阶精度的滤波差分格式(自动调节的混合格式),求解了超声速气流沿二维压缩拐角作层流运动的N-S(Navier-Stokes)方程。在马赫数为3、雷诺数为1.68×10~4、绝热壁、ω=0°、5°、10°、20°和马赫数为14.1、雷诺数为1.04×10~5、高冷壁、ω=18°的情况下,分别作了计算。所得结果和MacCormack的数值解及Holden的实验结果作了比较,符合得相当好。     

跨声速下迎风格式的比较研究

研究了不同迎风格式的耗散机理,通过求解N-S方程,比较了其耗散性能.采用SST,EASM k-ω湍流模型,分析了湍流数值模拟中不同格式的计算精度,重点比较了迎风格式抑制壁面振荡的能力.选取跨声速收敛-扩张喷管内流场算例,从不同角度考察了格式的计算性能,数值计算结果和试验结果吻合,获得了不同格式耗散性能的比较结果.     

Schrdinger方程的一个新显格

文章构造了一个解SchrOdinger方程的三层显式差分格式,截断误差达 O(τ~2+h~2),稳定性条件为r=τ/h~2<17~(1/2) /4     

电子-声子相互作用和极性晶体中慢电子的迁移率

本文利用二次量子化方法和量子场论中的S矩阵理论与Lippman——Schwin-ger方程,对中间耦合的极化子——声子散射。将散射振幅直接用初末态哈密顿本征态的矩阵元表示。在李政道的哈密顿和Garari极化子波函数的形式下,我们得到了极性晶体中慢电子迁移率μ的表达式: μ=1/2αω (e/m)(m/m*)~3f(α)e~(ω/χT) 其中α是电子——声子相互作用的耦合常数,f(α)是一缓慢变化的函数,ω是晶格振动光频支频率。对电子迁移率μ的详细研究,有可能对固体表面接触带电以及对航空中的云雾与飞机表面碰撞带电等静电机理的理解进一步深化,作出定量结果。     

拉深多阶梯圆筒形零件毛料的计算

壁部无变薄的拉深零件,在拉深过程中引起材料厚度的变化,在计算毛料的展开尺寸时,一般可忽略不计。毛料的展开尺寸按毛料与成品零件面积相等(加切边余量)的原则确定。在计算零件毛料的展开尺寸时,须考虑到:1.计算的展开尺寸要精确;2。计算的方法要简便。这对于节约原材料,提高工作效率都有重要意义。 从各种技术手册和冲压资料中,只能查到二个阶梯的圆筒形零件毛料直径的计算公式(D毛=(d_2~2+4(d_1h_1+d_2h_2))~1/2),图1所示。     

孔隙率对五元陶瓷体系材料热导率的影响

随着航空航天技术的发展,热端部件防护材料也需要满足更高的要求。本工作基于固相反应法和分子动力学模拟研究(Zr_xY₍(1-x/4))Ta₍(1-x/4))Ti₍(1-x/4))Er₍(1-x/4))O(x=0.2、0.544、0.672、0.796和0.92)五元陶瓷体系复合材料。采用ZrO₂(99.99%)、Y₂O₃(99.99%)、Ta₂O₅(99.99%)、Er₂O₃(99.99%)和TiO₂(99%)粉末作为原料,通过固相反应法制备(Zr_xY₍(1-x/4))Ta₍(1-x/4))Ti₍(1-x/4))Er₍(1-x/4)))O复合材料。用LAMMPS程序计算研究(Zr_x     

Sajben跨声速扩压器分离流动中湍流模式数值研究

为研究湍流模式对激波/湍流边界层干扰内流流动的影响,提高数值计算准确度,使用SA,SST k-ω,非线性EASM k-ω,Gao-Yong四个湍流模式对Sajben扩压器内激波/湍流边界层干扰流动进行了数值计算。对流项采用Roe格式离散,扩散项采用二阶中心格式离散,离散后的控制方程用多步Runge-Kutta显示时间推进法求解。文中展示了四个湍流模式计算得到的壁面压力、速度剖面、摩阻系数等分布。计算值与实验值符合很好,四个湍流模式总体上能够较好地模拟扩压器内激波/湍流边界层干扰复杂分离流动。Gao-Yong湍流模式对分离区内的压力、速度型的模拟更加准确,而非线性EASM k-ω模式对分离再附点位置计算最理想。     

高空无人驾驶飞机侧向控制规律分析

本文用飞行力学的处理方法,对一种高空无人驾驶侦察机(以下简称无人机)的侧向制规律的特点进行了分析。重点是分析飞机不对称(因工艺误差,或重复使用时残存的不对称)产生的干扰侧力△C_z,干扰力矩△(?)_s和△(?)_y(均以无因次系数表示),以及在投放初始值β_(10),ω_(x0),ω_(y0),γ_0和ψ_0等的作用下系统的航迹偏角ψ_s和飞机重心侧向位移Z的静差。本文对加上侧向控制规律后,对飞机动态品质的影响也进行了分析,并提出了改进原控制规律的设想。其分析结果可供系统设计者综合方案时参考。     

驱动方腔内涡流的数值模拟

本文介绍一种求解涡度流函数形式的定常不可压缩Navier-Stokes方程的半隐式指数型差分格式。涡度方程用上述格式求解,而流函数方程用多层网格法求解。这种组合求解方式具有很好的稳定性及较快的收敛速度。本文对Re=100,400,1000,3000,5000的驱动方腔及Re=400,1000的驱动长方腔进行了数值模拟,结果与现有的计算相吻合。     

非线性方程迭代算法收敛性分析

从几何上分析了迭代格式xn+ 1=φ(xn)所产生的序列收敛于方程根的收敛条件 ,导出了不依赖函数可导性判断迭代序列收敛的收敛定理 ,给出了产生收敛的迭代序列的技巧。     

荷兰滚模态螺旋模态对大型飞机滚转性能的影响

本文从飞机的横-航向线性小扰动三自由度运动方程出发,导出了副翼操纵阶跃输入时,飞机三自由度滚转角速度、倾斜角的近似解析公式。同时,作为一种特例,直接从三自由度近似解析公式简化或单自由度的滚转角速度、倾斜角的计算公式。二者相比较,可得出荷兰滚模态、螺旋模态对飞机滚转性能影响的近似解析表达式。且用几架普通气动布局的大型喷气客机数据作为算例,进行了计算。计算是在H-89微型计算机上完成的。计算结果表明,荷兰滚模态Pss,Ф_t的影响较大,且主要取决于(ω_φ/ω_(nd))~2离开1的程度,螺旋模态对Pss,Ф_t(只限滚转60。)影响较小。可是,荷兰滚模态、螺旋模态的影响均是使Pss,Ф_t指标变坏的。此外,这二个模态对滚转模态时间常数T_R的影响必须计入。     

基于非结构/混合网格的高阶精度DG/FV混合方法研究进展

DG/FV混合方法因其具有紧致、易于推广获得高阶格式及相比同阶精度DG方法计算量、存储量小等优点,自提出以来已成功应用于一维、二维标量方程和Euler/N-S方程的求解。综述了DG/FV混合方法的研究进展,重点介绍了DG/FV混合方法的空间重构算法、针对RANS方程的求解方法、隐式时间离散格式、数值色散耗散及稳定性分析、计算量理论分析,并给出了系列粘性流算例的计算结果,包括用于验证混合方法数值精度的库埃特流,以及方腔流、亚声速剪切层、低速平板湍流、NACA0012翼型湍流绕流等。数值计算结果表明DG/FV混合方法达到了设计的精度阶,且相比同阶DG方法计算量减少约40%,而隐式方法能大幅提高定常流的收敛历程,较显式Runge-Kutta的收敛速度提高1~2个量级。     

翼型动态失速的数值研究

用不可压缩流动的求解算法，结合WilcoxDC提出的k－ω模式和k－ωSST湍流模式，对翼型的动态失速进行了数值模拟。通过对典型的振荡翼型轻失速和深失速算例的计算结果分析可以看出：（1）绕动态失速翼型的流场结构十分复杂，轻失速和深失速在流动特性上有很大区别。计算结果显示：轻失速主要是由于后缘分离引起，分离涡的影响范围主要是在后缘附近。而深失速则首先形成很大的前缘分离涡，该分离涡在翼型表面上运动，并诱发出二次分离涡，引起翼型升、阻力系数的显著变化。（2）对于动态失速的翼型绕流，k－ωSST湍流模式是较为有效的，计算出的气动力系数迟带曲线变化趋势与实验结果符合得比较好。     

BLU-SGS方法在WCNS高阶精度格式上的数值分析

高阶精度计算方法的收敛效率是目前CFD重要的研究内容之一。应用多块对接结构网格技术,基于雷诺平均的Navier-Stokes方程(RANS)和五阶空间离散精度的显式加权紧致非线性格式(WCNS-E),针对NLR7301两段翼型和Trap Wing梯形翼两个低速算例,重点研究了BLU-SGS迭代方法应用于WCNS-E高阶精度格式上的收敛效率问题。通过与LU-SGS迭代方法收敛效率和计算结果的比较,研究结果表明:BLU-SGS迭代方法的收敛效率明显优于LU-SGS迭代方法;对于收敛的流场,BLU-SGS迭代方法的计算结果与LU-SGS方法的结果基本相同。