飞机亚跨超绕流的数值模拟研究

本文以Euler方程为数学模型,采用一种高精度的TVD(Total Variation Dimishing)离散格式及一种含近似因式分解的推进迭代方法,求解亚跨超绕流’流场。通过若干算例的试算,证明方法是可行的,可以用来模拟飞机的复杂流场。     

真实飞行器网格生成策略及在航空CFD中的应用

从应用于型号气动设计的实用软件研制的需求背景角度,探讨真实飞行器网格生成策略,以几种典型的军机、民机及导弹实用外形为例,研究生成贴体及与边界正交高质量计算网格,并应用于复杂流场计算。经全机亚、跨、超音速、大迎角及发动机进排气复杂流场测试,空气动力和力矩系数以及物面压力分布与实验数据吻合良好,证明本文论述的网格生成方法是实用、有效的。     

高超声速内收缩进气道分步优化设计方法

提出了基准流场与唇口平面形状分步优化的高超声速内收缩进气道设计方法。基准流场以反射激波不均匀性最小和总压恢复最大进行多目标优化设计,使用结合Tayler-Maccoll方程的有旋特征线方法(MOC)进行流场计算,获得双拐点母线内收缩锥基准流场。进气道唇口形状以沿流线积分(Streamline Integral Method, SIM)获得的进气道无黏阻力最小为目标进行优化设计,获得类椭圆形唇口平面形状。针对优化设计结果进行数值模拟,与传统直母线基准流场相比,双拐点母线基准流场反射激波后流动不均匀性下降40%左右,总压损失减少35%左右,总体性能提升明显。类椭圆唇口进气道在设计点的单位质量流量无黏阻力相较于圆形唇口降低6%,具有良好的压缩特性和气动效率,能够减弱进气系统对飞行器气动性能的不利影响。研究结果表明该方法是一种高效且实用的高超声速内收缩进气道设计方法。     

跨音速压气机转子内三维流场数值模拟

采用多步Runge-Kutta与有限差分相结合的格式,离散叶轮机械内三维欧拉方程,应用代数法生成了压气机转子三维网格。用此方法模拟了NASA Rotor37跨音速压气机转子流场,计算得到的流场与试验结果进行了对比。结果表明,该方法收敛速度快,实用可行,计算简单省时。并且,该方法为研究叶轮机械内部流场计算提供了很好的基础。在此基础上进行更深层次的研究会变得很容易。     

飞行仿真中的飞控系统建模研究

描述六自由度数字仿真系统中飞控系统建模的有关问题，建立了飞控系统传感器模型、执行机构模型、飞行控制委模型，根据试验数据用系统辨识方法建立了机械操纵系统模型，并对所建立的模型进行了试算。试算结果表明，所建立的系统模型是较真实的，可用于六自由度数字仿真系统。     

计算流体力学中有限元的强间断处理

本文首次提出了无波动，无自由参数的有限元离散方法，它是基于矢通量分裂后其物理传播特性，利用差分格式构造过程中对激波上下游不同性质的分析，对一维Ｅｕｌｅｒ方程进行了仔细分析，并将其推广到二维，轴对称的无粘，有粘方中，从计算实践看，这种方法简便、实用，对激波，分离，激波与边界层干扰的复杂流场有较好的分辨能力和计算稳定性，比以往的迎风有限元，加入Ｌａｐｄｉｕｓ人工粘性修正的有限元有更好的流场分辨能力，使     

非直通甲板舰船空气流场的结构化建模

舰船空气流场是舰载机起降安全的重要影响因素，其结构化建模是研究舰载机起降安全边界和起降动力学过程的重要支撑。直通甲板舰船的空气流场结构化建模问题已于20世纪80年代解决，并纳入MIL-F-8785C军用规范，得到了广泛应用；而非直通甲板舰船的空气流场结构形式更为复杂，近年来科研人员通过数值模拟、风洞试验或实船测量等方法开展了研究，但其结构化建模问题仍有待解决。本文的研究目的是探索非直通甲板舰船空气流场的结构化建模方法。通过对其流场结构、形成机理进行分析，采用流场特性频域分析和数据拟合方法，解析了流场的稳态、周期和随机分量，成功构建了流场结构化模型，并通过仿真验证了模型的有效性，初步解决了非直通甲板舰船空气流场结构化建模问题，得出了较为实用的结构化模型，有望为舰载直升机起降安全研究提供重要支撑，大幅减少机-舰动态配合试验的工作量，使机-舰组合风限图的制定更加高效，并为机-舰动态配合实时仿真奠定基础。     

二维热线探针在三维流测量中的应用

从理论和实用两方面对二维热线探针在三维流测量中的应用进行了探索,较全面地考虑了影响热线测量的各种因素;推导出了比较适用的将X型二维探针用于三维流场测量的公式,并进行了实验研究;结果表明,所提供的方法比较简单和方便,利用此法,对三维紊流流场进行了测量,其效果令人满意。     

数值计算数据的流动显示模拟

在风洞试验中，光学流动显示技术是揭示流场特性的重要手段，为了把数值计算数据与流场显示结果进行直接比较，利用可视化技术把数值计算数据转化成阴影、纹影和马赫干涉条纹图像。首先根据有关研究结果和平面流动的特点，导出适于产生计算流场图像的关系式，重新计算流场数据，然后将导出的数据进行颜色编码。为了使图像效果良好、图像生成速度快，还介绍了一种自行设计的，时空效率较高的颜色编码算法。     

7孔复合探针在平面叶栅流场测量中的应用

结合流场校测和压气机叶栅试验测试方法的研究工作,应用算术平均、质量平均和掺混均匀法3种数据处理方法,获得了叶栅流场数据,并对数据进行了对比和误差分析,探索了复合探针在叶栅流场测量中的应用范围及条件.试验结果表明:复合探针在跨声速、俯仰角为-15°～15°范围内具有良好的气动特性,3种数据处理方法均可用于平面叶栅流场测量.通过流场校测和叶栅试验,验证了复合探针在流场测量中具有准确性、稳定性和可靠性的特点,其数据处理方法为叶栅流场提供了基础性的测量手段.     

软件体系结构的探讨

软件体系结构是软件工程中的一个新兴研究领域，它与软件工程技术的发展有着密切的关系。首先，从软件工程技术的发展了解软件体系结构研究的必然性；然后，给出软件体系结构的概念描述，介绍有关体系结构研究的内容；最后，举出一个实例。     

Gao-Yong理性湍流方程

对近十年来Gao-Yong理性湍流方程的研究进行综述,给出矢量形式的可压湍流封闭方程组的推导过程。侧偏统计平均保留了湍流脉动量的一阶统计信息,在引入加权漂移速度对称性及正交各向异性后,导出了漂移流的连续方程、动量方程及机械能方程,最后依据湍流物理的唯象论,使用动量传输链概念模化封闭了整个方程组。方程组不含任何经验系数,不使用壁面函数,保留了NS方程的均化的非线性特性。其级数形式的能量方程与非线性现象多尺度层次现象相对应,具备了描述湍流统计平均流动及拟序结构流动的双重功能。已进行了大量算例验证,验证结果证明了Gao-Yong湍流方程对广泛范围的复杂湍流问题的适定性。     

FlowStar:国家数值风洞(NNW)工程非结构通用CFD软件

计算流体力学（CFD）仿真软件是流体相关的数学物理知识和工程实践经验的数字化表达,是工业数字化转型的重要助推。然而,大型工业CFD软件研发难度极高,需要同时兼顾功能多样、系统稳定、性能优越、交互友好等特征。依托国家数值风洞（NNW）工程,研发出一款通用流场模拟软件NNW-FlowStar,并在航空、航天等工业部门大力推广使用。软件基于非结构有限体积求解方法和大规模并行计算技术开发,结合现代化软件工程思维设计,具备先进的数值方法、高效的计算效率和友好的用户操作界面,可满足各类复杂外形的高效气动模拟。独特的重叠网格技术配合六自由度运动模块,可帮助实现武器分离、舱门定轴转动等各类气动-运动协同仿真需求。多类标模案例和复杂工程应用表明,FlowStar软件算法鲁棒、精度可靠,是一款高精度、高效率、高可靠性的通用CFD仿真软件。通过对软件的架构设计和功能应用进行介绍,使相关从业人员能更好地了解FlowStar软件,最终促进国产自主CFD软件生态的良性发展。     

HEV型静态混合器优化设计分析

为提高混合器的优化设计水平和工程应用的速度,采用计算流体力学商业软件Fluent,对HEV型静态混合器内置翼片顺排、错排两种结构方式下内部的浓度场、速度场、湍流场等参数进行模拟计算,分析比较两种翼片排列方式的混合效果,为HEV型静态混合器优化设计提供依据。     

结冰模拟软件AERO-ICE中的关键数值方法

自然积冰对于航空飞行安全造成重大隐患,飞机在穿越富含过冷水汽的云层时冰形将按一定的物理规律积聚生长。介绍了一款三维结冰数值模拟软件AERO-ICE,该软件由网格自动生成、空气流场RANS计算、水滴场欧拉方法计算、结冰热力学分析四个模块组成。在空气流场计算方面,采用SPF k-v²-ω湍流模型,该模型引入湍流非平衡特性修正,预测的带冰翼型最大升力系数和失速攻角相对SA和SST模型有显著的提高。水滴场欧拉方程由于源项较大,迭代求解时容易发散,AERO-ICE软件采用流场光顺、二阶MUSCL空间离散以及LU-SGS隐式时间推进方法改善了数值稳定性。在结冰热力学分析模块,AERO-ICE软件同时具有Messinger与Myers模型,并将Messinger模型预估的壁面温度作为Myers模型的边界条件,从而解决了Myers模型温度设置的经验性问题。AERO-ICE软件支持多块网格、多重网格加速技术与大规模并行计算,其冰形计算结果得到了初步的验证。     

某核心机出口整流支板设计和流场分析

采用CFD（计算流体力学）软件CFX－TASCflow对某核心机出口整流支板流场进行了数值模拟，根据对全三维计算结果的分析，优化了支板叶型和流道，完成了支板设计。数值模拟结果表明，CFX－TASCflow是一个先进、有效的叶轮机设计、分析软件。     

标准表法现场流量校准装置数据采集器的研制

介绍了一种自行研制的标准表法现场流量校准装置的数据采集器,详细阐述了采集器的硬件组成、软件结构及实现的功能.该装置为流量现场校准提供了一种准确、可靠、便捷的校准工具.     

What is systems engineering?

There are probably more definitions of “Systems Engineering” than there are AESS members. In its simplest form systems engineering is the design of the whole as opposed to the design of the parts. The vast number, complexity and diversity of elements can overwhelm and degrade system performance and reliability. Embedded processing and software can be both a boon and a bane. A systems engineer analyzes and optimizes an ensemble of elements that relate to the flow of energy, mass and communications into a design that performs the desired function. “Systems engineering” is used herein to cover a very broad spectrum of processes and controls to engineer a product at the many levels required to satisfy all aspects of the original requirement. Our definition is not intended to either include or exclude systems engineering and integration as used in the computer field. In any case, systems engineering is the application of solid engineering principles to design and develop a large enterprise within cost and schedule to satisfy the needs of the ultimate user. It involves conceptualization, design, development, test, implementation, approval/certification and operation (including human factors) of a system. In essence, systems engineering is a problem-solving discipline for the modern world     

Mechanical engineering's role in multi-disciplinary radar design

Successful execution of a program and full satisfaction of the customer's requirements is a challenge for any contractor. Raytheon Company responds to this challenge by following a proven program execution methodology. The methodology includes all program aspects from financial planning to engineering to validation and test. This discusses the engineering team and the role of the mechanical engineer. A radar system is ultimately an assembly of advanced electronics and software. However, the design, fabrication, assembly, integration, and test Of this complex system requires a coherent multi-disciplinary approach. Raytheon, like many contractors, chooses to assemble an integrated product team (IPT) including all engineering disciplines. Mechanical engineering is integral to satisfying performance requirements, performing preliminary and detailed design, transition of the design to manufacturing, and implementation of the hardware in the field. During definition, mechanical engineering assists fundamental architecture development, conceptual design, and requirements development which precludes issues that are sometimes ignored to the detriment of many programs. These design issues include environmental protection, structural stiffness to meet deflection requirements, cooling system capacity to properly remove dissipated heat, manufacturabilit3' to control cost, maintainability to enable repair in the field, and transportability. Recognizing and trading off these issues early greatly increases the Probability Of satisfying customer objectives. This discusses the approach Raytheon is taking to ensure an overall multi-disciplinary solution to our design challenges from the perspective of the mechanical engineer.     

GDPP——一个实用的CAD软件包

 GDPP建立了飞机外形的快速设计、优化设计以及全机超音速面积律零升波阻分析计算、全机座舱360°视野检查及总视野包络图自动生成程序。设计计算采用交互方式进行,图形显示及绘图贯串于设计始终,使外形设计以工程分析为基础,优化设计为手段,大大提高