基于扇声源理论的螺旋桨负载噪声频域预报

为了准确计算螺旋桨噪声,以均匀进流条件下船用E779A螺旋桨为研究对象,采用扇声源方法结合边界元方法对螺旋桨的负载噪声进行了数值预报,研究了扇声源方法中等效偶极子不同划分方案对螺旋桨负载噪声计算精度的影响。结果表明:采用扇声源方法结合边界元方法能够准确预报螺旋桨的负载噪声,在低频处计算值与文献值相差最大不超过4d B;不同频率对应的指向性均呈现8字形分布,其中叶频和二倍叶频对应的指向性在桨轴方向声压级最大,而三倍叶频对应的指向性在径向方向声压级最大;叶片等效的旋转偶极子越多,低频噪声的计算精度越高,在叶频和二倍叶频处的计算值与文献值相差最大不超过1.2d B。     

角度-空间间断谱元法的遮蔽条件下二维热辐射特性研究

航空发动机燃烧室温度分布对燃烧室结构设计、燃烧过程检测均具有重要意义。燃烧室结构封闭且复杂、存在大面积的辐射遮挡,这给计算其内部由热辐射引起的温度变化分析带来了一定困难。本文提出采用角度-空间间断谱元法求解遮蔽条件下封闭腔内热辐射问题。在求解过程中,通过黎曼迎风方案对空间单元边界上的辐射信息进行分割,实现单元间信息的有效传递。通过与文献结果进行对比发现：角度上采用间断谱元法可有效抑制辐射遮蔽带来的数值振荡,相同角度离散单元数下,可以获得比离散坐标法更光滑的计算结果。通过分析网格数和基函数阶数对数值结果的影响,发现该方法具有hp收敛特性。此外,控制角度计算节点相同,在与离散坐标法相当的计算精度下,消耗更少的计算时间。     

一种基于数值计算的轴流压气机旋转失速稳定性模型——之二:简化模型及应用

提出了一个基于直接数值计算结果基础上的旋转失速线性稳定性模型,描述了如何从基本的Navier-Stokes方程出发,把轴流压气机流动稳定性问题转化为一个特征值问题的基本理论框架,对压气机不稳定边界的判断通过计算和检验特征值的方式来实现,给出了有限差分法和基于Gauss-Lobatto节点的谱配置方法两种数值离散的方式,并分析了这两种离散方式的收敛特性.     

层合板稳定性分析的微分求积法

用微分求积法分析层合板的稳定性时,离散节点的选取是计算能否成功的关键。给出了两种节点坐标的计算公式,通过对多种情况的计算,比较了各种节点分布形式所得结果的收敛性及准确性。结果表明,节点离散规律,可得到令人满意的结果。     

一种基于数值计算的轴流压气机旋转失速稳定性模型——之一:理论模型及算法分析

本文提出了一个基于直接数值计算结果基础上的旋转失速线性稳定性模型,描述了如何从基本的Navier－Stokes方程出发,把轴流压气机流动稳定性问题转化为一个特征值问题的基本理论框架。对压气机不稳定边界的判断通过计算和检验特征值的方式来实现。本文给出了有限差分法和基于Gauss－Lobatto节点的谱配置方法两种数值离散的方式,并分析了这两种离散方式的收敛特性。     

敏感度法估算转子危险转速区

提供一种估算含多层叠片阻尼器转子危险转速区的“敏感度”分析法.采用传递系数法,计算刚度区间各离散点对应的临界转速,通过分析临界转速相对支承刚度变化的敏感程度,确定转子危险转速区.首先,划分转子计算节点,计算各节点物性参数值;其次,取定支承刚度存在的范围,按二分法离散刚度区间,利用传递系数法,循环计算每个离散刚度点对应的临界转速和振型,直到找出振型突变的两个相邻刚度点;接着,做出临界转速随刚度变化的规律曲线,根据曲线找出临界转速变化剧烈时对应的子刚度区间,该区间与上步找出的刚度点行成的区间应是相符的;然后,若希望得到更高精度的结果,可以在子刚度区间内,重复步骤二,直到得到满意结果.该方法易于实现模块化操作,避免在敏感支承刚度区出现危险转速.     

飞机结构三维温度场分析前后置处理系统

提出了热阻元应用体元建模的设计方法，对于边界节点数据以边界单元材料输入其控制信息，进而通过边界单元的节点号排序并缩聚成边界节点信息，同时确定了相应的时间函数曲线的输入方式。该系统是应用Microsoft DeveloPer Studio之VC＋＋6软件平台来实现的。     

基于SPH的无网格点快速生成算法及翼型绕流研究

提出了一套基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法的高效无网格点生成算法。首先，采用Catmull-Rom三次样条对边界曲线进行参数化建模，由笛卡尔点生成背景节点系统并通过改进加速射线法判断背景节点位置。然后，对复杂二维固体边界和二维圆柱入水两个算例分别进行布点测试，结果表明所提算法能够大幅度减少射线法的判断次数，极大提升了离散布点的计算效率。最后，针对Re=10³时的NACA0012翼型绕流问题，通过所提布点算法对其离散布点后，进一步采用SPH方法进行了数值模拟和气动特性分析。仿真结果表明，计算结果与文献结果吻合较好，进一步验证了布点算法的合理性和有效性。     

航空柱塞式油泵ZB-16D柱塞腔壁贯穿故障分析

 对航空柱塞式液压泵ZB-16D的柱塞腔壁贯穿故障进行了结构和受力分析及计算。选取了合理的受力体力学模型,用三维边界元方法对受力体进行计算,得到各节点的应力,作出了相应的等值应力分布曲线,以及最大应力、平均应力与最小壁厚尺寸的关系曲线。根据转子受力情况及材料的力学性能,判断出柱塞腔壁贯穿故障属于高周疲劳破坏。分析计算的结果与实际破坏情况,二者比较接近。     

基于背景网格簇的动网格生成方法

提出了基于背景网格簇实现网格变形的新方法。背景网格簇由任一内边界节点和远场边界角点生成的背景网格构成,并随边界运动而变化。通过保持计算网格节点在每一个背景网格中所在单元的面积坐标不变(三维时保持体积坐标不变)而求出一组期望位置,加权平均该组期望位置,确定出该计算网格节点的新位置。其中权值与内边界节点和计算网格节点距离的倒数相关。新方法引入的背景网格簇可以有效地改进单个背景网格的不足之处。算例结果表明:基于背景网格簇的动网格生成方法实现简单,与弹簧近似法相比,新方法因不需要迭代求解方程组而非常高效,且拥有更强的网格变形能力;与Delaunay图映射法相比,该方法背景网格的单元个数极少,因此易于定位,且不会出现背景网格单元交叉的现象,网格变形能力更强,变形后的网格质量更好。     

旋转坐标系下分区计算的LU隐式方法

将隐式时间迭代方法应用于并行计算是CFD研究中的热点问题,研究发现LU-SGS格式在旋转坐标系下对分区边界比较敏感,对旋翼悬停状态进行分区并行计算时碰到了计算发散的问题。针对此问题,对基于LU分解的3种隐式时间迭代格式（LU-SGS、DP-LUR和HLU-SGS）进行了对比研究,设计了静止流场下的旋转网格算例对计算方法进行测试。结果表明,LU-SGS格式在网格边界采用简化处理方法,当边界的逆变速度增大时会引起数值误差放大,误差的不断积累导致计算发散。DP-LUR和HLU-SGS格式通过在边界单元采用雅克比迭代算法,能有效消除分区边界影响,使计算格式在大CFL数条件下保持稳定,其中HLU-SGS继承了LU-SGS迭代效率高的特点。在此基础上,采用并行化的LU隐式方法对Caradonna-Tung旋翼进行了并行计算,针对两套稀密程度不同的背景网格,在产生复杂分区边界的计算网格条件下,均获得了气动力和旋翼尾迹都充分收敛的流场。通过计算,分析了背景网格密度对预测气动力性能和捕捉尾迹流场的影响,计算结果与试验值吻合良好,验证了当前隐式计算方法适用于旋转坐标系并行计算,适合于推广至其他大规模并行分区的流场计算。     

分布存储结构并行处理机上隐式有限差分算法并行尝试

通过对传统的Beam-Warming隐式格式的并行化尝试,实现了无粘和粘性空气动力学方程的并行求解。计算中采用了SPMD并行编程模式,并将静态非重叠网格区域分裂技术用于建立计算区域和并行处理系统处理器节点之间的映射。结果表明原等价串行算法的稳定性和收敛性被基本保留,获得的加速比和并行效率较为满意。     

基于STL文件和有限元法的在轨航天器关键部件热计算

针对STL(stereo lithography)文件在传递复杂几何实体模型信息方面具有精度高的特点,提出了一种基于STL文件计算复杂结构角系数和外热流的方法.根据单元和节点的拓扑关系识别六面体网格边界单元并进行辐射换热计算.详细阐述了基于STL文件和有限元法进行复杂结构的角系数和外热流的计算方法.研究了导热-辐射耦合计算的有限元方法.最后利用有限元法计算航天器关键部件在轨的三维瞬态温度场.      

弹道并行计算的设计与实现

多条弹道并行计算是目前作战仿真，多目标探测等领域所急需解决的问题，利用面向对象的软件设计方法，将弹道计算过程抽象化为多个对象，分别对各种对象进行封装，有效地解决了并行弹道计算中内存混乱，可靠性差等问题，实现了多条弹道并行计算。     

模型加力室大涡模拟的并行计算

采用基于MPI(消息传递库)的并行算法,在贴体网格下对带V形槽稳定器模型加力燃烧室紊流化学反应流场进行数值模拟,湍流模型采用k方程亚网格尺度模型,燃烧模型采用亚网格EBU模型,采用热通量辐射模型估算辐射通量。在程序设计中,采用动态内存分配、分区算法和多点重合交错网格系统,并行计算的结果与单机运行结果的对比表明计算结果是正确的,可以明显的提高运算效率,是解决复杂燃烧流动大规模数值模拟的有效手段。      

在MIMD型机上求解板的临界载荷的一种并行算法

提出了一种在ＭＩＭＤ型并行机上求解板的临界载荷的子结构方法的并行算法。此算法实际上就是解决Ａｘ＝λＢｘ广义特征值问题（其中Ａ、Ｂ为正定的箭头型矩阵）。主要通过矩阵变换将此问题转化成适合并行算法的一般特征值问题。给出了此并行算法的并行加速及效率的分析和算例,证明了此并行算法的优越性。     

曲边单元间断有限元方法求解二维Euler方程

考虑到间断有限元方法对边界的敏感性,采用基于八节点曲边四边形单元的间断有限元方法求解了Euler方程的圆柱绕流问题。详细推导了八节点四边形单元的变换关系,给出了Jacobi矩阵行列式的具体表达式。对比直边单元和曲边单元的计算结果,采用曲边单元后,计算结果符合Euler方程的无粘假设,得出了八节点四边形单元间断有限元方法求解Euler方程是合适的结论。     

超声速机翼－尾翼对突风动态响应的数值方法

本文以Ｇｒｅｅｎ函数为基础的边界元法，结合时间历程法，计算机翼－尾翼组合体对突风动态响应的气动性能。本文介绍的方法，特别适于研究、分析各类飞行器非定常动态响应，为飞行器的设计及其非定常气动特性分析提供了一个行之有效的计算方法。编制的计算程序快捷、精度好。本文提供了单个机翼对突风动态响应的几个算例，有的与Ｌｏｍａｘ解进行了比较，吻合得很好，说明本文所使用的方法是可行的，程序是成功的。对于机翼－尾翼组合体的数值结果，则进一步提供了尾翼受机翼洗流影响的过程。     

多块网格网络并行计算中的负载分配研究

针对CFD中多块网格计算的特点，并使用MPI网络并行系统，对某战斗机绕流进行了基于三维Euler方程的并行计算，主要研究了多块网格并行计算中负载的分配方法，发展了负载自动分配和网格自动重分区程序，计算结果表明：并行计算结果和实验结果完全吻合，8个节点机的并行效率达到了89％。     

平面温度场的延拓有限元分析

 平面温度场的延拓有限元分析 大多数复杂温度场问题的解析解往往是难以获得的,必须采用一些近似的数值计算方法。延拓有限元技术合理利用了单元邻近外点信息,以构造单元内高精度广义插值近似函数,从而在不增加网格剖分单元及结点数目的条件下,有效地改善温度场的分析精度。