亚音速扩压器性能计算

 一、组合法 用Bower的方法计算具有附着和分离紊流附面层的轴对称和二元亚音速扩压器的有关性能参数时,如分离区较大,则与试验数据相比误差较大。而按联合积分法（UIM法）计算具有分离区的扩压器的有关性能参数,则有较大的优点。其基本点和Bower的方法相同,即将附面层方程和无粘核心流方程联立求解。但对分离区的处理比Bower的方法较为合理,它直接采用修正的Coles壁面-尾流定律的速度分布关系式,将附面层动量积分方程中的壁面摩擦系数与速度分布关系式中的摩擦速度联系起来，而不采用对分离区不适用的壁面摩擦系数经验公式，并考虑了附面层外部区域的非平衡流情况。但该方法没有考虑气流压缩性，计算高亚音速扩压器时误差较大。     

集中涡法在计算旋成体大迎角气动特性中的应用

本文用集中涡法计算了尖头旋成体在大迎角时的气动特性。基于实验数据,选取了一组比较合适的自由积分参数,建立了初始分离角和雷诺数之间的经验关系式,从而在计算中较好地考虑了雷诺数的影响。马赫数的影响是通过Gthert法则进行修正予以考虑的。旋涡运动的微分方程组是用变步长的四阶龙格-库塔法来求解的。根据不同的积分位置分别选择三种不同的积分初始步长,以提高计算速度。本文对F_3A16和F3.5A7两种模型作了计算,计算结果和实验结果吻合得较好。     

风力透平叶片振动时的三元非定常气动力

本文给出了确定风力透平叶片振动时的三元非定常气动力的方法,用核函数方法建立三元非定常气动力方程,用格林公式确定核函数,对于核函数的奇点作了有效处理,给出了处理关系式。对不同的工况进行了三元非定常气动力计算,与二元计算的对照表明,在所计算的范围内,非定常气动力的三元效应是不大的,可以应用相应的二元数值分析再沿截面积分(即准三元方法)来进行非定常气动力计算。     

基于γ-Re_(θt)转捩模型的低雷诺数翼型数值分析

通过综合运用Michel转捩判据和γ-Re_(θt)转捩模型的方法实现对低雷诺数翼型的气动分析。首先通过Michel转捩判据和层流分离位置分别估算转捩动量厚度雷诺数,然后分别用Langtry和Tomac提出的经验关系式计算转捩动量厚度雷诺数和转捩区长度,通过UDF(User-Defined Functions)将不同组的3个经验关联值写入Fluent软件对E387翼型(雷诺数为3×10~5)进行数值分析,并与试验值进行了对比。结果表明:基于Michel转捩判据比基于层流分离更能准确预测转捩位置,基于层流分离预测的转捩位置过于靠前,但是2种方法的气动力计算结果与试验值都比较吻合,Langtry和Tomac的经验关系式计算结果之间差别不大,Tomac方法能够计算出分离泡,且与Selig油流试验吻合较好。     

N-S方程的分离流计算——圆柱和圆球的粘性绕流

粘性流体对圆柱和圆球的绕流问题。在有限雷诺数情况下的分离流计算,目前仍然需要进一步研究。本文主要是对定常不可压缩流的情况进行了数值计算,此时N-S方程为流函数的四阶非线性偏微分方程,结合相应的初边值条件,对圆柱使用了坐标变换和差分法,以及超松弛迭代计算,对圆球则使用了Galerkin数值解法,得出的非线性方程,用Newton-Raphson方法处理。经计算机计算,求出了分离流图形,分离角,分离区长度,分离涡心,物面压力和剪应力分布,阻力系数等,并与Taneda的实验结果进行了对比。     

基于阻力分解策略的翼型阻力计算方法研究

研究并应用了基于翼型阻力分解策略的中场积分计算阻力的方法。中场积分方法是近年来提出的一种新的计算阻力的方法,方法将流场分为三个不同的区域：波阻区、型阻区、数值耗散区,通过对不同区域进行积分将阻力分解为波阻、型阻、数值耗散阻力。计算结果表明中场积分方法与传统的表面积分方法和远场积分方法相比,不仅可以将阻力分解成不同部分以便于进一步分析阻力产生机理,而且在计算中对网格量的要求较低,即使在网格量较小的情况下也能得到较精确的结果。     

引入压力梯度的针对角区分离流动的Spalart-Allmaras模型的改进

针对Spalart-Allmaras（S-A）模型在角区分离计算中的问题,将无量纲的压力梯度引入其涡黏性输运方程的生成项,得到了改进的S-A模型.通过对两套含角区分离的低速压气机叶栅进行验证计算发现:与实验结果相比,原始S-A模型所得的分离区偏大,分离区内壁面压力偏低;而改进模型得到了与实验一致的分离区尺寸以及吸力面、压力面压力系数分布等结果.针对S-A模型涡黏性生成项和耗散项的分析表明:引入的无量纲压力梯度有效的识别了角区分离,在分离区内改变了涡黏性的生成、耗散关系,增大了涡黏性,从而缩小了计算所得分离区,同时在主流区保留了原始S-A模型的计算结果,进而带来了良好的改进效果.      

Euler方程与边界层积分方程耦合求解跨音速翼型绕流

 应用Euler方程求解跨音速翼型特性时考虑了粘性影响,粘性影响是通过边界层动量和能量积分方程求解的,即粘流/无粘流迭代方法。其中Euler方程采用LU-ADI方法求解;边界层方程均由正解法过渡到反解法,以解决强激波干扰区出现小分离泡的计算问题。计算中使用了贴体C网格,通过一定变换使其保持基本正交。计算结果表明,压力分布、摩阻系数分布与实验结果符合较好。     

一种无数值积分的间断Galerkin有限元方法

在使用间断Galerkin有限元方法的计算过程中,需要构造相应的积分表达式作为数值求解的出发点,继而会引入体积分和面积分。对于这些积分项的值,一般需要通过数值积分的方法获得。当需要使用高阶间断Galerkin有限元方法时,数值积分计算精度的要求会相应地增加,其所需的计算量将变得很大,而数值积分的计算量又在很大程度上决定了间断Galerkin有限元方法的计算效率。针对这一问题,通过建立Lagrange插值多项式基函数和Jacobi正交多项式基函数的一定关系,构造了一种无数值积分的间断Galerkin有限元方法显式半离散格式,并对不同条件下的线性和非线性一维、二维守恒律进行了直接数值模拟,得到了理想的数值结果。该方法不再需要通过数值积分来计算每个单元的积分项,而且有效地达到了间断Galerkin有限元方法的高阶精度,其对于构造更为高效的高阶间断Galerkin有限元计算方法具有非常显著的意义。     

跨声速翼型有粘／无粘强干扰计算

本文介绍一种二元跨声速激波-边界层强干扰的计算方法。边界层计算采用湍流边界层积分反方法,它借助Whitfield和Swafford提供的既适合附着流,也适合分离流的速度剖面表达式。跨声速无粘流用全速势方程模拟。通过边界上排溢速度来考虑粘性的影响,用有粘/无粘迭代得到粘性流解。本方法计算的结果与其它方法以及实验的结果进行了比较,证明该方法可以在工程上推广使用。     

战术导弹超音速零升阻力计算

本文介绍了一种导弹类型超音速复杂组合体零升阻力计算方法。此方法先用面积律求取干扰因子和用二级理论计算主弹体的波阻,再用积分关系式解法求取湍流边界层位移厚度,并用它对波阻进行修正。摩阻、底阻和附加物的阻力计算则采用经验方法。计算结果表明,此方法有相当好的准确性,而且适用范围广。     

用随机选取法（RCM）计算高温平衡气体的激波管流动

本文用RCM方法计算了高温平衡气体的激波管流动。在求解Riemann问题时,激波关系式采用精确解,而对于稀疏波关系式,本文建立了等效比热比的局部理想气体近似关系式,从而使RCM方法大为简化,并具有足够精度。     

跨音速翼型分离绕流的粘性/无粘干扰迭代计算

本文用有粘/无粘干扰迭代的概念计算了跨音速任意翼型的绕流问题。位流的速位方程用AF2格式求解,而边界层微分方程用C-S盒式法求解,逆算法的引用可以克服边界层方程在分离点处的奇性问题,对分离区湍流代数模型的修正可以得到与实验更吻合的结果。计算结果表明有粘/无粘干扰迭代概念在小分离泡的情况下也是适用的。     

钝锥体非平衡尾迹简化计算方法

本文对条带积分方法作进一步的简化,在给定各物理量剖面分布规律并补充以合理的尾迹边界发展规律后,将尾述在对称轴上所满足的守恒方程组作数值积分,计算了高超音速飞行器在零攻角飞行时的非平衡尾迹流场的流动参数和电子数密度的分布。考虑的情况为;半锥角11°的小钝头锥体,飞行速度7.6公里/秒,高程80、70、59、48公里四种,混合空气计及八种组元,14个化学反应关系式。 针对细长飞行器高超音速尾迹而言,本方法与多条带积分方法及差分方法相比具有处理简单,计算量小的优点,结果可以较好地给出沿尾迹轴上电子密度及其它物理量的变化情况。     

高超声速二维湍流分离流传热特性的实验研究

一、前言 高超声速流的分离再附问题,尤其是湍流边界层分离,引起了国内外气动研究工作者的广泛兴趣。为了解湍流分离再附区的基本流动机理和建立半经验的估算方法,国外在简单的平板-楔二维模型上进行了大量的实验研究,积累了很多实验资料,建立了一些经验关系式。但这些实验大都在楔角小于45度的模型上进行的。内斯特勒等人虽对平板-前向台阶模型测量了台阶前分离区的热流分布,但台阶面上只测得两三个位置的热     

钝尾物体底部压力计算

 提出了一种简便可靠的计算钝尾物体表面压力分布及底部压力的方法。将钝尾物体绕流流场分为无粘区、边界层区和分离区。无粘区和边界层区分别用位流理论和边界层理论计算。分离区由根据尾流函数等建立的替代模型模拟。利用奇点法解出整个模型的压力分布。计算釆用迭代法进行。对Vanwagenen模型和鲁尔大学模型进行了计算,结果表明该方法是成功的。     

剪切稠化流体（n=2）环管层流运动分析

从非牛顿流体运动微分方程式出发,利用积分、级数展开和数值计算方法,对剪切稠化流体（n=2）在环形通道中的流动进行了分析和计算,推出了该流体在环形通道中流动的速度、流量、平均速度和平均应变速度等关系式,绘制了几种不同R1／R2比值条件下的流体在管道横断面上的速度分布图,讨论了压力降与流量、速度与环管半径之间的关系,为工程计算提供了可靠的理论依据。     

用粘性／非粘性相互作用法求解机翼跨声速分离流

提供了一种计算机翼的跨声速绕流的粘性／非粘性相互作用的计算方法,包括无粘流场计算,混合边界层计算及两者之间的相互作用,其中三维混合边界的计算包括了层流边界层,转捩区,湍流边界层和分离流的积分方法计算了,特别是在靠近分离的区域采用边界层反方法计算,无粘流场由全速势方程计算得到,通过粘流无粘流耦合迭代求得了Ｍ６机翼跨声速绕流的收敛解,与实验结果比较,吻合得较好,本方法能够计算出激波诱导分离泡和后缘分离     

可压缩紊流分离边界层的计算

本文介绍了一种求解二维可压缩紊流分离边界层的正反积分方法。该方法以边界层动量积分方程和平均流动能积分方程作为基本方程,采用适用于贴附和分离紊流的Swafford速度型解析式,对比计算了四种代数涡流粘性模型对沿流向各点的耗散积分及诸边界层特征参数的影响。计算结果和存在激波边界层较强干扰的跨音速翼型边界层的测量数据吻合。该方法可扩展用于计算翼型的尾迹特性。     

动态扩展裂纹的热-弹塑性耦合分析

以弹塑性扩展裂纹的裂尖参数为研究对象,对快速扩展的裂纹问题进行了细致的分析。首先建立了经验的应变率以及热 -弹塑性耦合的材料本构关系,完善了增量路径无关积分参数 T*的数值计算。通过与 J积分的比较,给出了两种积分参数在不同扩展速度、是否考虑热和应变率影响等情况下的变化规律,说明了T*积分用于快速扩展裂纹的合理性和优越性。在裂尖场的讨论中,重点分析了裂尖应力、应变、应力三轴度和塑性区的演化发展过程,发现了快速扩展裂纹塑性区发展非单调的有趣现象,并且获得了应力三轴度可以作为裂纹扩展过程控制参数的基本结论。