圆柱形空腔内气云爆炸波对壁面的作用

从非定常Ｅｕｌｅｒ方程出发，用高精度高分辨率的ＴＶＤ格式，对圆柱形空腔内的气云爆炸波对壁面作用问题进行了数值模拟。计算获得圆柱形空腔内气云爆炸场的复杂的波系结构及其演化过程、壁面任意指定点的压力时间曲线。本文还给出了同体积、不同形状的气云爆炸对壁面的作用效应。     

底层隔板法流体壁面剪切力的测量研究

针对流体壁面剪切力测量难度较大的问题,研制了一种流体壁面剪切力测量元件的底层隔板法,并采用理论推导、数值计算和实验相结合的方法对其性能进行研究.通过公式推导,分析了元件用于流体壁面剪切力测量的原理,找出壁面剪切力和隔板前后压力差的函数关系.实验结果表明:元件隔板前后差压与测得的流体剪切力的幂次方成正比.数值计算结果表明:测量元件的敏感尺寸是迎风薄片高度,高度越大,校准曲线斜率越小,幂次系数越小,而正比例系数越大.对底层隔板法壁面剪切力系数特性的研究,为探索其免标定应用方法奠定了基础.     

湍流边界层的湍流参数测量和研究

利用DANTEC三维激光多普勒测速仪对水槽壁面边界层的湍流参数进行了测量和分析，并与经典实验曲线做了比较。同时就摩擦速度的计算与涡粘系数的分布曲线展开了讨论。     

进口速度分布对短突扩压器性能的影响

在任意曲线坐标系下,对环型燃烧室的三维流场进行了数值计算,研究了四种不同的进口速度分布对扩压器性能的影响。计算结果表明,进口速度大小和方向都对扩压器性能有重要影响,进口速度分布均匀以及方向贴近扩压器壁面,有利于提高扩压器的性能。计算中采用标准ｋ－ε双方程紊流模型,采用控制容积法进行离散,在非交错网格体系下用ＳＩＭＰＬＥ法求解     

管道系统激波运动的数值模拟

对激波在管道、活塞腔系统内运动的两种数值模型──一维非定常气体运动模型和二维轴对称气体运动模型，进行了数值模拟，其计算曲线（压力曲线、活塞速度、位移曲线）与相应的实验曲线符合较好，表明基于Ｇｏｄｕｎｏｖ格式的激波运动计算方法能成功地处理含有激波且边界条件复杂的管道系统内气体运动问题，因而能较精确地预测管道系统内详细的压力变化过程，特别是预测激波在管道系统内的传播过程。     

来流马赫数对座舱气动加热影响的数值模拟

采用数值手段研究了来流马赫数对飞机座舱附近区域气动加热的影响,计算的来流马赫数为0.8~2.0,基于翼展的雷诺数为107。通过分析飞机蒙皮表面的温度分布、表面摩擦因数、壁面法向速度梯度和热流量等物理量,给出了飞机头部座舱附近区域的气动热分布情况。计算结果表明,随着来流马赫数的增加,壁面法向速度梯度增大,飞机对称面上的平均温度、表面摩擦因数和热流量随之增大。此外,针对某型号飞机的计算结果表明,座舱附近区域上表面中心线上的平均温度与来流马赫数、自由来流温度之间呈一定的函数关系。     

超声速流中激波/湍流附面层干扰数值模拟

采用修正的B／L湍流模型以及多块结构化网格求解了二维N-S方程。分别对超声速流和高超声速流中的激波／湍流附面层干扰进行了数值研究。本文首先研究了进口马赫数为2．96的超声速流。计算结果准确预测了入射斜激波在平直壁面引起湍流附面层分离的流动特征：分离点的反射激波、分离包引起的膨胀扇以及再附点的反射激波。计算的壁面压力分布与实验值吻合较好，计算的分离区长度与实验值比较有一定误差。本文还对进口马赫数为9．22的高超声速流中压缩角引起的激波／湍流附面层干扰进行了数值研究。计算结果与实验结果吻合较好。     

基于数值模拟的超塑成形压力—时间曲线计算机辅助设计

确定压力随时间变化的关系曲线对于超塑成形工艺设计非常重要,本文在超塑成形压力计算时引入能量消耗控制策略,提出了一种压力－时间（Ｐ－Ｔ）曲线设计方法即恒能耗率法,实现了基于有际元数值模拟的超塑成形Ｐ－Ｔ曲线计算机辅助设计,文中对有关的压力控制算法及算式进行了较详细的介绍和推导,分别给出了半球壳自由胀形和圆筒形凹模约束成形过程的Ｐ－Ｔ曲线设计计算实例,并对计算结果进行了讨论,本文的研究拓宽了刚粘塑性有     

边界层壁面振动诱导T-S波的直接数值模拟

采用空间模式的平板边界层Blasius解为基本流,利用直接数值模拟方法求解二维不可压扰动方程．研究了边界层对二维壁面局部持续微振动的感受性。计算结果表明,当地扰动速度随时间变化显示弦振动特性,振动周期与壁面加载周期完全一致;扰动速度在空间上具有波动解的特性,流向波数与O一S方程解接近;数值计算获得的扰动幅值增长率稍大于预测值,二者运行趋势基本吻合,且对所计算的雷诺数条件,周期为30的扰动幅值逐渐增长,而周期为20的扰动帽值先增加后衰减;周期为30的扰动的二次谐波明显大于周期为20的扰动;流向扰动速度及法向扰动速度的剖面模值函数在壁面局部振动下游附近与O-S方程解不完全重合,而在壁面局部振动下游较远处则与其重合良好;边界层壁面局部微振动获得的二维扰动解具有T—S波的形式。     

水下MEMS壁面剪应力传感器标定不确定度分析研究

针对MEMS壁面剪应力传感器进行了标定及其不确定度分析工作。标定基于压力梯度法，使用扁平校验水槽作为主要的试验装置。测量不同壁面剪应力下的MEMS输出电压信号，通过最小二乘拟合可获得标定系数。反复进行壁面剪应力及电压测量，同时查找相关产品说明书获得壁面剪应力及标定系数的不确定度。试验结果表明，剪应力测量的相对扩展不确定度小于7%，且外流速度越大，剪应力测量的不确定度越小，因此扁平校验水槽能够提供较高精度的剪应力输入；电压测量的相对扩展不确定度小于7%，且外流速度越大，电压测量的不确定度越小，因此传感器能够可靠地用于流体壁面剪应力的测量；标定曲线具有合理的形态且拟合相关性较高，因此标定公式具有较好的可靠性。     

环形燃烧室性能计算

在任意曲线坐标系下对包括扩压器和火焰筒在内的环形燃烧室三维两相反应流进行了数值模拟。燃烧室性能采用多维经验分析法估算所用的数学模型有 κ-ε,紊流模型 ,EBU -Arrhenius紊流燃烧室模型 ,六通量热辐射模型以及颗粒群轨道模型。在非交错网格体系下 ,气相采用 SIMPLE算法和液相采用 PSIC算法求解 ,通过两种工况和三种扩压器进口速度分布计算表明 ,所得的流场各气流参数分布和燃烧室性能较合理 ,本文所建立的程序可为燃烧室优化设计和研制提供有用数据。     

一种适合全流速的流场数值方法

发展一种适合于所有流速的压力修正方法,在考虑了密度的可压缩性后,压力修正方程夸为对流扩散模型的,从而与般标量一样使用二阶中心差分离散。整个算法具有二阶精度,进一步使用多步压力修正来增强网格非正交时的收敛性态,在对流项离散中,设计了独特的人工耗散,也同样适用于所有流速,利用本算法求解全三维Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程组,计算采用了非交错网格方案,使用Ｒｈｉｅ－Ｃｈｏｗ方法消除了速度－压力的不关联,     

相对突扩间隙影响压力损失的研究

相对突扩间隙δ是影响短突扩扩压器与火焰筒相互匹配的重要参数，直接影响前置扩压器流场，燃烧室三股流的流量分配等。通过对相对突扩间隙影响压力损失的试验和数值模拟研究，获得了总压损失系数相对突扩间隙的变化规律：随相对突扩间隙（δ＝1.2-3.0)由小到大的变化，总压损失系数先变小，后增加，即存在最佳的相对突扩间隙，使得压力损失有最小值。     

非最小相位系统输出跟踪的最优预测控制方法

讨论了一类非最小相位系统的输出跟踪问题。非最小相位系统广泛存在于机器人柔性结构控制、飞机的飞机控制和航天器发射等实际问题中。由于非最小相位系统内部动态的不稳定性,传统的一些输出跟踪方法将导致系统的某些变量发散。文中通过讨论系统的有界理想状态轨迹,将期望跟踪的输出进行了扩充,利用预测控制方法研究了一类非最小相位系统的输出跟踪问题,从理论上证明了利用预测控制可以使非最小相位系统稳定地渐近跟踪期望输出。     

壁面冷却的三股混合气流的数值计算

对双层壁扩压器与波瓣喷管组合的三股气流的引射混合进行了流场温度场的数值计算。计算域划分为各子域 ,通过求解拉普拉斯方程 ,分别生成三维贴体曲线坐标网格 ,边界网格加密且波瓣处正交 ,各子域组合成整个网格。为避免因波瓣造成的网格强烈的非正交而引起解的发散 ,本文采用了同位网格 SIMPLEC计算方法和Chen-Kim修正的 k-ε湍流模型。固体区域采用大粘性解决流固耦合 ,还结合了线性欠松弛和拟瞬态欠松弛。结果证明 :双层壁间有外界冷气流被引射进入 ,形成壁面的冷却气流 ,相对单层壁扩压器 ,双层壁扩压器的壁面温度明显降低。对于小扩压角 ( 0～ 5°) ,随着扩压角的增大 ,壁面平均温度降低 ;但当扩压角较大时 ( 5～ 1 0°) ,壁面平均温度则增加     

适用于软体冲击动位移测量的磁敏检测系统

介绍了一种适用于诸如飞行器鸟撞实验的软体冲击动位移检测系统，提出了用霍尔磁敏器件为位移传感元件，新型线性补偿电路为中间处理环节的高频动位移非接触式测量方法。这一测试系统被用于某型号飞行嚣雷达罩的鸟撞实验位移测量中，效果十分理想。     

全波升压式C—dumP变换器发电运行时两种工作模式的分析与比较

为使无刷直流电机减小体积、减轻重量、降低成本，选择了电容储能型（C－dump）交换器作为飞机起动／发电系统主电路，考虑发电运行的性能要求对变换器拓扑作了改进。改进得到的全波升压式C－dump变换器可作为双向功率流变换器，应用于无刷直流电机起动／发电系统，具有重要的实用价值。全波升压式C－dump变换器由两级功率变换电路构成，发电运行时有两种工作模式：单级工作模式和两级工作模式。本文分析了C－dump变换器发电运行的原理和特性，介绍了这两种工作模式的原理和特性，详细分析了两种工作模式的输出电压纹波、主开关管占空比、发电效率与电机转速的关系，最后进行了仿真分析与比较。     

高精度ENO格式的有效实现

基本无振荡（ＥＮＯ）有限差分格式是近几年出现的一类高精度差分格式,重构多项式的形成是ＥＮＯ格式构造的核心部分,一般均以网格平均值作为插值点。文中由通量值作为插值点,构造了一个简单的高精度格式,在求解高维欧拉方程时,较节省计算时间。引入三 阶ＴＶＤＲｎｇｅＫｕｔｔａ时间离散,就二维欧拉方程的激波反射与双马赫反射问题进行了数值试验,试验结果表明格式所具有的高精度和基本无振荡性质,能够满足实际计算的需要     

多刚体系统动力学的正则方程与辛算法

针对多刚体系统动力学数值计算精度的关键问题，首先采用Ｋａｎｅ方程导出了二阶形式的动力学方程，并研究了其中系数矩阵的恒等关系，进而建立了多刚体系统动力学的哈密顿体系并获得正则方程。在此基础上，分析了多刚体系统动力学数值积分的能量耗散现象，揭示其根源在于，数值算法用前一时刻值代替当前值。理论分析和计算结果表明，采用多刚体系统动力学的正则方程与辛算法的结合，可使多体系统动力学的数值计算性态得以改善，能有效消除“能量耗散”现象，从而使动力学计算的误差累积与违约得以控制，保证了计算精度。     

旋风风能提水系统的研究

旋风风能提水系统是一种新型风力提水系统,该系统由旋风塔和气压差提水装置组成。气流进入旋风塔后产生强涡,于是在其底部形成低压区域,气压差提水装置则利用此低压条件实现提水的目的。本文对这种风力提水系统进行的模型实验研究作了介绍。实验表明：旋风风能提水系统在原理上正确。在旋风式风能系统的旋风塔出口处配以扩压器和降压挡板,可以成倍地降低旋风塔底部压力系统,从而大幅度地提高风力透平功率。为说明扩压器及挡板效应,分别对一般旋风塔和配有扩压器及挡板的旋风塔进行了对比试验。结果表明,后者与前者相比,塔底中心压力系统的绝对值高出约300％,透平功率高出约70％。本文最后对于该系统的实用化问题进行了深入讨论并指出了进一步的研究方向。