自适应直角坐标网格方法在对流换热数值模拟中的应用

复杂几何边界是对流换热计算面临的主要难点之一。自适应直角坐标网格方法可以比较方便的处理复杂几何边界,但其应用目前主要集中于可压无粘流的Euler方程、可压粘性流的Navier-Stokes方程的外部绕流计算。本文应用自适应直角坐标网格方法计算了两个不可压内流对流换热算例,并把计算结果同商用CFD软件STAR-CD的计算结果进行了对比。自适应直角坐标网格方法在本文的两个算例中得到了同STAR-CD一致的结果。这说明采用该方法数值模拟对流换热问题是适用的。      

粘性流体对流换热问题用直角坐标网格的解法

研究了非结构化直角坐标网格全贴体求解粘性不可压流体自然对流换热问题。该方法在于利用直角坐标网格但通过在边界附近保留不规则控制体,使得算法是完全贴体的。利用此数值方法对二维倾斜空腔内的自然对流及上固体边界移动时的对流换热问题进行计算,并与STAR-CD的计算结果进行比较。对比结果表明,该方法计算的结果与STAR-CD的结果很接近,可以满足一定精度要求。      

地面和机载Ku波段定向天线的标定方法

提出了一种以地球同步轨道卫星作为参考物、利用GPS位置对Ku波段地面及机载定向天线进行快速标定的方法;研究了将地心大地坐标变换到地心空间直角坐标参数和将地心空间直角坐标变换到站心极坐标的计算方法;给出了定向天线的标定实施步骤。测试结果表明,地面定向天线标定角度误差可达0.1°,机载定向天线标定角度误差可达1°,该标定精度可以满足大部分应用需求。     

自适应直角坐标网格方法在耦合传热数值模拟中的应用

首先介绍了耦合传热计算区别于一般的导热和对流换热过程的特点,然后介绍了常用的计算方法应用于耦合传热计算遇到的困难及自适应直角坐标网格方法在耦合传热计算中的优势。最后用两个算例证明了采用自适应直角坐标网格方法数值模拟耦合传热问题是适用的。     

无网格方法关于导数计算的程序验证

为了提高无网格方法对空间导数的数值计算能力,提出并论证了新的适用于直角坐标系、柱坐标系和球坐标系的空间导数无网格算法。基于数值解与理论解的对比分析,对数值误差和收敛性进行了后验评估。评估结果表明:该算法对函数和导数的估计均为2阶精度,支撑域尺度对数值误差的大小有一定影响,但不影响数值计算的精度等级。在离散尺度h为0.01的条件下,对所选函数及其导数的数值计算相对误差不大于0.65%。      

三维复杂区域对流换热问题的控制方程及计算

研究并发展了一套计算复杂区域对流换热问题的通用方法并开发了相应的可视化计算程序。针对所建立的一组以直角坐标速度分量表示的非正交曲线坐标系下的三维流动及传热控制方程,采用有限体积方法离散,SIMPLER算法求解,并利用网格界面速度插值方法解决采用非交错网格时出现的压力波动问题。本文利用所开发的程序计算了低散热发动机冷却通道自然对流换热问题。      

位置度电算法

对直角坐标平面孔组复合位置度或以自身图框为基准的位置度的检验,只凭一般的实测误差数据是不足以评定的。需通过计算,确定出孔组的旋转或平移量,使其尽量接近孔组的理想位置,然后对误差作出判断。但是,这种计算是较为繁杂的,耗时较多。为了节省计算时间,本文介绍一种利用微型计算机计算直角坐标平面孔组复合位置度或以自身图框为基准的位置度误差的方法,供同志们参考。     

一种适用于中期冲突探测的概率型算法

借鉴飞机沿航迹误差服从正态分布这一经典结论,对飞机沿航迹方向运动进行建模,根据同高度两架飞机的相遇几何约束,建立适当的直角坐标系表示两架飞机的位置,构造椭圆形冲突区域,并在此基础上提出了一种针对同高度两条交叉航路的中期冲突探测的概率型算法,然后结合仿真曲线分析了各影响因素与冲突概率之间的关系.结果表明:该算法对于15～20 min预测时间范围的冲突探测可以取得良好地效果;相同条件下,两条航线夹角越大,探测精度越高.同时与以往的随机化算法相比,该算法具有计算方法简单、计算速度快、计算结果精度高等优点.最后将该算法推广至可适用于由多个航路段组成的航路之间的冲突探测,从而使该算法具有更广泛的应用性.     

三维不可压缩层流附面层计算

本文构造了五阶精度的Hermite差分格式,并用此格式求解直角坐标系内的三维不可压缩层流附面层方程。计算结果表明,高阶精度的差分解法是三维附面层问题的有效而可取的求解方法。     

基于直角坐标的在翼航空发动机风扇三圆配平方法研究

简要介绍了航空发动机三圆配平的基本方法,并在直角坐标系下推导了刚性转动系统的三圆配平法的基本原理,为解决涡扇发动机在翼风扇配平问题提供了理论支持。给出了直角坐标系下利用三圆配平方法计算风扇不平衡量的过程及结果,分析了三圆配平法适用对象及在涡扇发动机风扇配平中的实际应用。本研究成果能有效解决在翼涡扇发动机不具备现成配平条件,或具备现成配平条件但给出配平方案效果不佳时的风扇配平问题。     

一种应用分裂热膜测量带回流复杂湍流的方法

 给出一种用分裂热膜测量二维非定常湍流流动的方法。提出了两种新的数据处理算法并说明了其在计算精度和其它方面优于现有的数据处理算法。这一方法被成功地应用于对一准二维扩压器内的复杂湍流分离流动的测量。结果表明分裂热膜是测量研究带回流的复杂湍流分离流动的有力工具。     

水滴撞击特性的数值计算方法研究

 对水滴撞击特性的数值计算方法进行了研究。在对防冰部件流场进行计算的基础上,通过对水滴所在单元的判断和单元内流场速度的插值求解以及水滴运动轨迹计算边界的判断,采用差分法对水滴运动方程进行了数值求解,得到了水滴运动轨迹,从而确定了水滴的撞击极限、总收集系数和局部水收集系数等水滴撞击特性参数,为飞机防冰系统的设计奠定了基础;此外,以发动机进气道的水滴撞击特性的计算为算例,研究了飞行高度、飞行速度及水滴半径对水滴撞击特性的影响。     

计算机辅助工艺过程尺寸设计

本文基于工艺过程设计中尺寸图表技术建立了用于计算机辅助工艺过程尺寸设计,称为阵-树-链的数学模型。同时构造了用于工序尺寸偏差确定及分配的算法。简单介绍在VAX11/750计算机上开发的交互式计算机辅助工艺过程尺寸设计系统CADP（Computer Aided Dimensional Planning）。     

判断力权值的确定方法及AHP中群组判断矩阵的形成

在ＡＨＰ模型中，请一组专家对某一属性进行评价，根据专家的判断能力，给出判断力权值，再通过适当的数学处理方法，可得最优判断矩阵，这是ＡＨＰ中构造判断矩阵的一种新方法。     

雨流-回线法及二维疲劳载荷分布假设检验

提出对实测载荷谱进行计数处理的雨流-回线法,使用该法能够简便地将实测载荷谱分离出独立的完整应力循环 ;并提出了二维疲劳载荷分布假设检验及其参数估计方法。最后,给出了应用实例     

轴流压气机失速特征识别

为了能够准确识别压气机旋转失速过程中失速团的数目,将压气机旋转失速过程中脉动压力波动的相位和幅值特征绘制在极坐标中,然后根据其在极坐标图中表现出来的特征来确定失速团的数目.经过与传统方法对比说明该分析方法对于失速团数目的确定优于原有的方法,具有抗噪性和一定的精度.另外,使用该方法可以可视化周向失速分布区域,并能可视化压气机失速先兆的发生和发展.      

阻抗条缩减边缘散射优化模型研究

首先推导出二维阻抗条带的散射积分方程,然后用矩量法求解其表面电流密度,进而求其散射分布。通过电磁建模,分析了条带不同阻抗分布下的电磁散射特性,从而得到对边缘散射缩减很大的阻抗分布函数,实现对阻抗渐变材料分布的优化,对雷达吸波材料的设计有重要的指导意义。     

粘性不可压缩流动三维复杂流场分块耦合求解

提出了一个粘性不可压缩流动三维复杂流场的分块耦合求解方法。可解决科学和工程计算中的各种稳态和瞬态粘性不可压缩流动计算问题。     

基于CATIA V5系统的非金属曲面零件展开方法研究

提出了一种应用于飞机非金属曲面零件简便实用的展开方法。基于CATIA V5系统环境下,应用可展直纹面分块拟合零件定义复杂曲面,将零件三维轮廓按拟合直纹面进行分块展开,所得的分块展开轮廓在二维工程图纸环境中依据给定的规则拼接成零件完整展开图形,实现此类非金属曲面零件的展开。分析了展开方法产生的误差,给出了实用的展开精度控制方法,实现了在未进行二次开发情况下,获得满足此类零件工程制造精度要求的二维展开图形数据。     

基于有限体积格式的自适应笛卡尔网格虚拟单元方法及其应用

基于自适应笛卡尔网格,结合虚拟单元方法处理浸入边界,发展了一种有限体积格式实现模式,数值模拟了二维无粘可压缩流动。本文发展的方法相对于传统的有限差分方法具有执行效率快,易于获得守恒性等优点。最后,利用一些标准算例和多物体流场的计算问题验证了算法的有效性。