流面坐标系特征线法对超音速三维机翼及细腰体绕流的计算

 本文根据文献〔1〕求得的流面坐标系中准确的沿两个流面（ξ³和ξ²=C²）四条双特征线法对圆-椭圆三角翼作了计算,并与文献〔2～4〕的结果作了比较。以类似方法对超音速绕细腰体的流动也作了计算并与文献〔6〕作了比较。     

三维曲面激波反问题的参考平面解法

为了进一步探索三维超声速气动反问题的求解方法,从降维的三维特征线方法出发,推导出适用于参考平面法的特征方程和相容方程,并提出曲面激波反问题的求解方法。该设计方法可以把三维流场切为多个横截平面。在参考平面内,通过局部迭代求解准二维的特征方程和相容方程;在垂直于参考平面方向,通过引入整体迭代法来确定解面上的交叉导数,使结果达到二阶精度。采用泰勒-麦科尔流动和斜激波关系式验证了该设计方法的精度,其中压力的相对误差分别为1.3×10~(-3),6.1×10~(-5)。为了进一步验证设计方法的可靠性,设计了在3°来流攻角情况下,产生圆锥激波的三维型面,并采用商用软件Fluent验证所设计的三维构型。对比结果表明:所设计的流场与CFD数值模拟结果符合得较好,且流场参数最大误差不超过2%。     

一体化乘波进气道改进设计和流动特征分析

为提高一体化乘波进气道的性能,通过采用壁面马赫数反正切分布内收缩基准流场和改进密切轴对称过程中的控制型线实现了对一体化乘波进气道的改进设计。通过数值仿真分析了该构型设计与非设计状态下的性能和流动特征。结果表明:设计状态下,该构型性能优良,具有前体/进气道一体化设计的特点,压缩面切除造成压缩面边界层内存在横向流动。不同攻角来流状态下,前缘弯曲激波的形状变化较小,有助于提高进气道非设计工况下的性能。侧滑来流状态下,内压缩段的流动不均匀,该构型的性能随侧滑角的变化是非线性的,内压缩段背风侧会出现低压区,诱导出流向涡,当截面内的气流流向低压区时,内压缩段内会形成双涡结构,当气流流出低压区时,第二个涡会被耗散掉,形成单涡结构。      

高超音速机翼动导数计算

在高超音速流中,Ma_∞→∞和比热比γ→1双重极限情况下,从气体动力学理论可导得Newton-Busemann理论(以下简称N-B理论),它计及了气体质点在激波层中沿瞬时曲线轨迹运动产生的离心力对压强的贡献。从理论上讲N-B理论比Newton撞击理论(以下简称N理论)要合理、精确。众所周知,上述两种理论定常流数值计算结果与实验数据和特征线理论数值解比较表明,N-B理论不总优于N理论。其原因主要是因实际流动与双极限状态有差距。即使平直物面(楔及菱型翼型)在非定常绕流中也存在离心力,因此有必要对上述两种理论进行考核。