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1.
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DLR-F6/FX2B翼身组合体构型高阶精度数值模拟
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王运涛 孟德虹 孙岩 张玉伦 李伟《航空学报》,2016年第2期
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基于雷诺平均Navier-Stokes (RANS)方程和结构网格技术,采用五阶空间离散精度的加权紧致非线性格式(WCNS)和剪切应力输运(SST)两方程湍流模型,开展了DLR-F6和DLR F6 FX2B 2种翼身组合体构型的高阶精度数值模拟,计算外形来自AIAA第三届阻力预测研讨会.主要目的是确认WCNS模拟跨声速典型运输机构型和预测局部构型变化引起的气动特性变化量的能力.在固定升力系数条件下,采用粗、中、细3套网格开展了网格收敛性研究,从气动力系数、压力系数分布、表面流态等方面研究了网格规模对DLR-F6和DLR-F6_FX2B翼身组合体数值模拟结果的影响;采用中等网格开展了来流迎角对2种翼身组合体气动特性的影响研究.通过与National Transonic Facility (NTF)的试验结果和CFL3D的计算结果对比,表明采用高阶精度计算方法得到了网格收敛的数值模拟结果,较好地模拟了DLR-F6翼身组合体局部修型引起的微小气动特性变化和翼身结合部流动特性的差异.
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2.
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Pω增强型k-ω湍流模型在三角翼旋涡流动的应用
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张冬云 李喜乐 杨永 张强《空气动力学学报》,2016年第4期
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在三角翼旋涡绕流数值模拟中,标准 Wilcox k-ω湍流模型生成项未考虑旋度的影响而导致预测的旋涡强度较弱。通过引入探测因子区分剪切层和涡核,在旋涡流动的高旋度区域增加ω方程生成项的方法,基于结构化网格上的 RANS 求解器,加入了 Pω增强型 k-ω湍流模型,对绕尖前缘三角翼亚声速和跨声速旋涡流场进行了数值模拟。计算结果与 NASA 的 NTF 风洞和 DLR 的 DNW-TWG 风洞试验数据进行了对比分析,结果表明：不论在亚声速还是跨声速自由来流条件下,Pω增强型 k-ω湍流模型计算的压力分布、涡破裂位置均与试验数据吻合良好,准确地预测出了三角翼上翼面的主涡、二次涡结构,特别是跨声速条件下激波干扰导致的涡破裂的临界迎角及涡破裂位置,表明 Pω增强型 k-ω湍流模型在绕三角翼旋涡流动数值模拟中具有良好的适用性。
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3.
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基于DES方法的三角翼激波-涡干扰流场数值模拟 被引次数：1
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焦瑾 杨永 李喜乐《航空计算技术》,2010年第40卷第6期
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采用基于Spalart-Allmaras湍流模型的脱体涡模拟（DES）方法,数值求解Navier-Stokes方程,模拟绕尖前缘三角翼的跨音速流动,并对三角翼上翼面的复杂激波-旋涡干扰流场进行了分析。与NASA兰利研究中心的NTF风洞实验结果对比分析表明,DES方法能很好地模拟跨音速三角翼上的旋涡流动。随着攻角由中度攻角增加到大攻角,支架附近的激波越来越强,对主分离涡的干扰作用越来越大,直至出现激波干扰导致的涡破裂。激波的形状、位置及涡破裂位置均与实验结果吻合良好。
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4.
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高阶精度格式WCNS-E-5在亚跨声速流动中的应用研究 被引次数：3
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刘昕 邓小刚 毛枚良《空气动力学学报》,2005年第23卷第4期
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采用高阶精度非线性紧致加权格式WCNS-E-5和Baldwin-Lomax模型,求解雷诺平均Navier-Stokes方程,开展了典型翼型与机翼的湍流流动数值模拟研究.对方程中粘性项采用的四阶精度差分近似以及网格导数求解与边界格式的四阶精度,保证了高精度算法的实现.计算结果表明:本文算法能够准确地模拟这些翼型与机翼的亚跨声速流场,得到与实验测量十分吻合的壁面压力分布,计算结果对网格的依赖性小.
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5.
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高阶精度方法下的湍流生成项对跨声速流动数值模拟的影响研究
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王运涛 孙岩 李松 李伟《空气动力学学报》,2015年第1期
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利用五阶空间离散精度的WCNS格式和多块结构网格技术,通过求解雷诺平均NS方程,开展了SST两方程模型不同湍流生成项组合方式对跨声速流动数值模拟影响的计算分析。研究的主要目的是为高阶精度格式在复杂外形上的工程应用提供技术支撑。计算模型采用了RAE2822超临界翼型和DLR-F6翼身组合体构型。研究内容主要包括不同湍流生成项对残差收敛历程、边界层湍流粘性系数分布、边界层速度分布、压力系数分布以及模型整体气动力特性的影响。不同湍流生成项组合方式的流场计算结果还与风洞试验数据进行了对比。研究结果表明:对于小迎角不存在明显分离的跨声速流动,不同湍流生成项对流场的高精度计算结果的影响很小,可以不用考虑。
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6.
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使用RANS/LES混合方法对钝前缘三角翼进行数值模拟(英文) 被引次数：1
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白俊强 王波 孙智伟《空气动力学学报》,2012年第30卷第3期
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阐述了建立在一方程湍流模型基础上的分离涡模型(DES)和延迟脱体涡模型(DDES),它们很好地模拟了壁面附近的小尺度流动。该方法在大攻角分离流区域,使用了亚格子应力的Smagorinsky大涡数值模拟,模拟亚音速旋涡流动。使用大攻角下的钝前缘65°大后掠三角翼模型,研究了CFD对涡的发展、破裂以及复杂涡的发展和演变的模拟能力。研究结果说明了方法对模拟分离流动是可行的。
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7.
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绕跨声速三角翼的激波/涡干扰流场数值模拟
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李喜乐 杨永 张强 夏贞锋《航空学报》,2013年第34卷第4期
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在绕三角翼的跨声速流动中,随着迎角的增加,三角翼上的涡破裂位置会出现突然前移的现象。针对这一与亚声速下不同的流动现象,采用带曲率修正的Spalart-Allmaras(SAR)湍流模型,求解定常雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程,对不同迎角下绕65°后掠尖前缘三角翼的跨声速流动进行数值模拟,并在此基础上,采用基于SAR湍流模型的脱体涡模拟(DES)方法,对由激波干扰导致的前缘涡破裂位置的运动规律进行了初步探讨。模拟结果与试验结果对比表明:SAR湍流模型能准确地模拟出三角翼上的激波系统和旋涡结构,并能准确模拟出由于激波干扰导致的涡破裂位置突然前移的现象。此外,对涡破裂后流场的非定常数值研究发现,支架前端正激波的干扰作用使得涡破裂位置向下游移动比较突然,而向上游移动则相对缓慢。
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8.
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两种湍流模型及其可压缩修正在高超压缩拐角中的评估(英文) 被引次数：1
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涂国华 邓小刚 毛枚良《中国航空学报》,2012年第25卷第1期
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采用在高阶精度差分格式对SA湍流模型和SST湍流模型及相应的可压缩修正模型在高超拐角流中进行了评估。可压缩修正方式考虑了密度梯度、压力膨胀和湍流马赫数等方法。为了减小数值误差与模型误差之间的混淆,控制方程的对流项采用了5阶精度的加权紧致非线性格式(WCNS-E-5),粘性项采用了一种半结点/结点交错的4阶中心格式。通过对马赫数为9.22的15度拐角和34度拐角湍流的模拟,考察了原始湍流模型及其修正模型的效果。计算表明:原始SST模型对高超拐角湍流的预测比原始SA模型准确,这种准确主要体现在对分离区预测、再附点附近压力和热流峰值预测上。通过混合采用Catris和Shur等的方法对 SA模型进行可压缩修正可以大大改进模拟效果。在SST模型的可压缩修正方法中,Catris的修正方法最好;考虑压力膨胀修正后得到的分离区远远偏大,比本原始SST模型更差;考虑湍流马赫数的修正方法得到的分离区偏小。本文还给了部分低阶格式的计算结果,高阶格式与低阶格式相比,对分离区大小、再附点附近的压力和热流峰值等的预测准度有所改进。
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9.
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SA和SST湍流模型对高超声速边界层强制转捩的适应性
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涂国华 燕振国 赵晓慧 马燕凯 毛枚良《航空学报》,2015年第36卷第5期
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凸起物是高超声速流动中常用的一种人工转捩装置。采用高阶精度算法模拟了高超声速进气道压缩面上的强制转捩流动,转捩装置为一排高度为1 mm的钻石型凸起物和斜坡型凸起物。考察了Spalart-Allmaras (SA)模型和剪切应力输运(SST)湍流模型对该问题的适应性。在考察过程中通过丰富的算例分析了网格规模、可压缩修正和空间离散格式等对计算结果的影响。在层流区,计算能与试验取得非常一致的结果。但在湍流区,计算得到的热流通常高出试验数据。经分析发现其原因是强制转捩的湍流边界层与自然转捩的湍流边界层在涡结构上存在较大差别,使得湍流模型的效果较差。针对高超强制转捩湍流涡结构丰富的特点,对SST湍流模型进行了修改。计算结果表明,该修改方法对提高热流精度具有一定效果。
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10.
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低速大迎角三角翼旋涡流动的有粘与无粘数值模拟
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贾剑波 朱自强 范洁川《空气动力学学报》,1997年第3期
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通过人工压缩性方法求解了三维定常不可压Euler方程和雷诺平均Nayierstokes方程，应用Beam－Warming近似因子分解格式及其对角化形式，采用BaldwinLomax代数湍流模型。计算模型为70°三角翼，分析了有粘与无粘流动旋涡特性的影响，尤其是对Euler方程模拟大迎角分离涡、涡破裂的能力及其局限性提供了数值验证，计算结果与实验结果相一致。
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11.
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基于非定常低速预处理和DES的三角翼数值模拟 被引次数：1
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陈龙 伍贻兆 夏健《南京航空航天大学学报》,2011年第43卷第2期
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发展出一套基于低速预处理技术采用SA-DES和SST-DES模型,对三维低速非定常流动进行数值模拟的方法.采用非结构混合网格有限体积方法求解非定常流场,时间离散采用基于LU-SGS隐式格式的双时间步长方法.对非定常低速预处理方法进行了推导和分析,并应用该方法对大攻角三角翼的非定常流场进行了数值模拟,对不同站位压强分布与试验值和参考文献值进行了对比,吻合较好.
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12.
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SST-DDES模型在大分离流动问题中的应用
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胡偶赵宁 沈志伟《南京航空航天大学学报》,2017年第49卷第2期
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采用基于SST k-ω湍流模型耦合延迟脱体涡模拟技术(Delayed detached-eddy simulation，DDES)的SST DDES模型，数值求解Navier-Stokes方程。并针对低速流动问题，发展了基于隐式双时间步方法的低速预处理技术，用于数值模拟低速、高雷诺数湍流大分离流动问题。数值模拟了低速大迎角三角翼绕流及大迎角６∶1椭球绕流，观察到与物理现象相一致的旋涡特征，且得到的定量数值结果与实验数据相吻合。
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13.
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三角翼大迎角绕流特性数值模拟的网格处理技术研究
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李沛峰 张彬乾《航空计算技术》,2008年第38卷第2期
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研究网格对三角翼大迎角绕流特性数值模拟的影响.结果表明,网格的生成需要结合流动现象,对网格拓扑结构和网格点分布进行选择与搭配.C-H型网格适宜模拟尖前缘分离涡流态,法向网格在一定范围内应等距增长,沿流向逆压梯度较大的区域内适当增加网格点,尾迹区网格则应做上翘处理.Euler方程具有模拟三角翼旋涡及预测涡破裂特性的能力,但对二次涡等粘性引起的流动细节把握能力不足.利用层流假设的N-S方程,通过合适的网格,也可得到满意的计算结果,但对涡破裂后的强烈非定常湍流流动模拟能力不足.采用旋涡螺旋度可准确反映主涡与二次涡流动,描述旋涡的破裂现象.用轴向速度迅速减小并小于来流速度的点作为涡破裂判据似应更合理.
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14.
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机身前体横截面形状对三角翼涡破裂位置的影响
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李栋 付海鸣 张振辉 杨茵《航空学报》,2011年第32卷第8期
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通过求解三维定常雷诺时均方程,采用剪切应力输运(SST)湍流模型,在亚声速范围内,分别对融合体前体-三角翼组合体和旋成体前体-三角翼组合体流场中翼涡破裂现象进行了数值模拟。模拟结果显示:与旋成体前体相比,在中、大迎角时,融合体前体的分离涡,涡量集中、强度高,进入机翼上方流场后,能够与翼涡密切耦合,彻底地改变翼涡强度的分布状态,显著地延迟翼涡破裂。在此基础上,对融合体前体延迟翼涡破裂的机理进行了深入探讨。通过对模拟结果的对比分析,可得出下述结论:(1)机身前体横截面形状对翼涡强度的分布状态有着重大影响;(2)翼涡强度的分布状态对翼涡破裂位置有着重大影响,保持翼涡强度递增,有利于形成轴向顺压梯度,是延迟翼涡破裂的一个重要措施。
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15.
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三角翼大攻角绕流数值模拟研究 被引次数：1
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白鹏 周伟江 汪翼云《航空学报》,1999年第20卷第3期
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采用Harten-Yee的二阶精度隐式TVD格式对N-S方程进行数值模拟，研究了后掠角为65°和70°的三角翼绕流的流场特性。计算结果表明：TVD格式中限制器函数的选取对于三角翼绕流结构的计算结果具有较重要的影响。结合张涵信的旋涡定性分析理论对旋涡的发展过程进行研究，此外，还对二次涡破裂现象和网格分布影响等问题进行了探讨。
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16.
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湍流模型离散精度对数值模拟影响的计算分析
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王运涛 孙岩 王光学 张玉伦 李松《航空学报》,2015年第36卷第5期
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基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和结构网格技术,采用五阶空间离散精度的加权紧致非线性格式(WCNS),通过改变物面法向第一层网格间距,开展了剪切应力输运(SST)两方程模型不同离散精度的数值分析。主要目的是为高阶精度格式在复杂外形上的应用提供技术支撑。计算模型包含了低速NLR 7301两段翼型和高速RAE 2822翼型,研究内容主要包括湍流模型的二阶精度离散和五阶精度离散两种方式对收敛历程、边界层湍流黏性系数分布、边界层速度分布、压力系数分布以及气动特性的影响。在与试验数据对比的基础上,计算结果表明:对于不同的第一层物面法向网格间距,湍流模型离散精度对低速绕流计算结果有比较明显的影响,对于高速小迎角附着流动计算结果影响不明显;相对于湍流模型二阶精度离散,湍流模型高阶精度离散网格敏感性较弱,具有更高的数值模拟精度,但收敛性略差。
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17.
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76°/40°双三角翼前缘涡破裂及其控制实验研究
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王晋军 刘激瀛 薛启智《北京航空航天大学学报》,2001年第27卷第1期
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流动显示结果表明，喷流能有效地推迟双三角翼前缘涡的破裂，且随着攻角的增大，前缘涡破裂位置逐渐推后，喷流极大地改善了大攻角情况下前缘涡的非对称破裂特性，能有效地克服可能出现的机翼的“摇滚”现象.另外，后缘喷流可以减弱乃至消除前缘涡混掺现象的发生，进而有利于飞行器的操纵.
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18.
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76°/40°双三角翼前缘涡破裂及其控制实验研究 被引次数：1
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王晋军 刘激瀛 薛启智《北京航空航天大学学报》,2001年第27卷第1期
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流动显示结果表明,喷流能有效地推迟双三角翼前缘涡的破裂,且随着攻角的增大,前缘涡破裂位置逐渐推后,喷流极大地改善了大攻角情况下前缘涡的非对称破裂特性,能有效地克服可能出现的机翼的"摇滚"现象.另外,后缘喷流可以减弱乃至消除前缘涡混掺现象的发生,进而有利于飞行器的操纵.
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19.
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WCNS格式在梯形翼高升力构型模拟中的应用研究
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李松 王光学 王运涛 张玉伦 邓小刚《空气动力学学报》,2014年第4期
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采用5阶精度的有限差分格式WCNS-E-5,对梯形翼高升力构型进行了数值模拟。研究了网格收敛性,WCNS格式对网格的依赖性更小。得到了与实验结果相一致的气动特性和压力分布。通过与一些著名CFD软件的计算结果比较表明,相比二阶格式,WCNS格式模拟高升力构型有明显优势,特别在失速迎角附近对流动结构的刻画更准确。同时,验证了程序对复杂外形的模拟能力和鲁棒性。
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20.
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高阶精度方法下的湍流生成项对低速流动数值模拟的影响研究
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王运涛 孙岩 李松 李伟《空气动力学学报》,2015年第3期
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基于雷诺平均的 Navier-Stokes 方程和结构网格技术，采用五阶空间离散精度的 WCNS 格式，开展了 SST两方程模型不同湍流生成项对低速流动数值模拟的计算分析。主要目的是为高阶精度格式在复杂外形上的应用提供技术支撑。计算模型包含了低速 NLR7301两段翼型和 Trap Wing 高升力构型，研究内容主要包括不同湍流生成项对收敛历程、边界层湍流粘性系数分布、边界层速度分布、压力系数分布、气动特性的影响。在与试验数据对比的基础上，计算结果表明：对于低速二维流动，不同湍流生成项对收敛历程有比较明显的影响，对附面层湍流粘性系数分布和速度型影响不明显，不同湍流生成项主要影响主翼前缘的吸力峰值，进而影响升力系数和压差阻力系统；对于低速三维流动，不同湍流生成项对低速流动的收敛特性影响不明显，对翼梢涡的模拟精度有比较明显的影响，进而影响翼梢站位的压力分布和总体气动特性。
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