全耦合的一维两相喷管流的数值解

本文对控制方程组作了无因次处理,用龙格-库塔-基尔法进行了数值解。计算了五种粒度及两种微粒-气体质量流率比下微粒速度滞后及温度滞后;气相和凝相参数沿喷管长度的变化。分析讨论了所获得的结果,并简要地评论了几种一维两相喷管流模型。      

离散时空直接建模思想及其在模拟多尺度输运中的应用

统一气体动理学格式是基于离散空间直接建模的思想构建的多尺度数值格式。本文对统一气体动理学格式近十年的发展进行总结,并对未来的发展方向进行展望。统一气体动理学格式的建模思路突破了传统偏微分方程数值离散求解的制约,回归物理建模的出发点,基于守恒定律在离散时空有限尺度的控制体上进行建模,利用网格界面处的动理学方程时间演化解构建数值通量,从而构造出有限控制体上取决于网格尺度和时间步长的气体动力学控制方程。统一气体动理学格式建模有两个关键点:一是宏观守恒量与微观分布函数耦合演化,二是通过界面处的多尺度时间演化解构建数值通量。统一气体动理学格式是一种多尺度数值格式,根据网格努森数能够准确捕捉从稀薄到连续不同流域的流体物理。从某种意义上说气体动理学格式提供了有效的随不同网格努森数变化的连续性方程,即连续流的纳维-斯托克斯(N-S)方程和稀薄流的波尔兹曼(Boltzmann)是统一气体动理学格式在网格努森数很小和很大情况小逼近的两个极限方程。对于连续流的黏性边界层问题的捕捉,统一动理学格式不要求网格尺度小于粒子平均自由程。统一气体动理学格式成功应用于多尺度气体输运,等离子体输运,中子、光子输运,以及气固离散两相流等领域的数值模拟,在计算精度和计算效率上都体现出明显优势。尤其对于等离子体的输运计算,统一气体动理学格式提供了一个在连续变化尺度上的模拟方法,包括从求解电子、离子的自由输运的Vlasov动理学方程到连续流域内的双流体方程以及磁流体方程。本文总结了统一气体动理学格式的建模思想,数值性质,以及格式在不同领域的应用。     

圆盘表面出气环境散射返回流TPMC模拟

针对航天器工作中的返回流污染问题,利用试验粒子Monte Carlo(Test Particle Monte Carlo,TPMC)方法对圆盘表面出气分子形成的环境散射返回流进行数值模拟,验证了计算结果与相关研究的一致性。结果表明:返回通量比随圆盘表面半径、来流气体速度、来流气体分子数密度的增加呈线性增大;随出气分子质量、来流气体攻角的增加而先增大后减小;随出气表面温度的增加而减小并渐趋于稳定;随来流气体分子质量的增加而增大并渐趋于稳定;随来流气体温度的增加而增大。同时,采用分子动理学的观点,分析了这些因素影响返回通量比的物理机制。     

波瓣喷射器强化混合的数值研究

利用FLUENT CFD(computational fluid dynamics)数值计算软件,对波瓣喷射器中无化学反应异类气体的混合过程进行了数值研究,二氧化碳气体作为主流从波瓣状狭缝中喷出,与同向空气流在混合管内进行混合.获得了两股气流相互混合过程中的速度分布、流向涡分布、组分分布等相关信息,分析了波瓣喷射器结构参数对流向涡环流强度的影响.波瓣喷射器诱导的流向涡强化了同向流动气体之间的混合效率,组分分布较为均匀.      

MacCormack格式在计算非定常激波时的特点

前言 MacCormack格式(以下简称为MC格式)近年来在国内外用得较多。在非线性气体力学问题的计算中,它与著名的L-W格式或L-W二步格式相比有许多不同。其主要差别是MC格式的数值解中激波后的过头(Overshoot)较小。对于多维问题,MC格式对时间变量分步(Time Splitting)是十分有效的。 为了更好地了解MC格式,本文讨论MC格式的一些性质,并计算了两个典型问题。     

1.8米风洞喷管内壁的电铸制造

风洞喷管内壁(以下简称喷管)是风洞的关键部件之一。它要求内表面有高的尺寸精度与表面光洁度,通常用机加工组合或整体电铸的方法制造。这两种加工方法相比,整体电铸法具有内表面尺寸精度高、表面光洁度好、没有连接缝等优点,从而可以得到高质量的气体流,喷管的纵向温度梯度也小。据报导     

轮盘结构对向心涡轮内部流动影响的数值研究

采用数值方法对燃气轮机带有冷气封严的向心涡轮开展研究,对比分析了不同轮盘结构向心涡轮总体气动参数差异及内部复杂二次流的动力学机制。研究表明:扇形与深度扇形向心涡轮相比常规结构效率分别下降1.7%,3.5%,冷气量分别降低12.2%,16.3%,冷气量主要由高速旋转盘的"泵吸效应"决定。叶背间隙泄漏流在进入流道处受同向的离心力及科氏力,表现为向叶顶方向运动;盘腔冷气在进入流道处受到的离心力与科氏力相反,且科氏力占主导地位,表现为贴壁运动;在往下游运动过程中两股流体逐渐演变为主要受离心力影响并向叶顶发展。深度扇形向心涡轮冷气与叶背泄漏流掺混后,在流道中部形成大尺度旋涡,是其气动效率显著下降的根本原因。     

谱单元法及其在多圆柱绕流分析中的应用

系统阐明谱单元方法,基于谱单元方法对低雷诺数Re=200时不同间距下的顺排两圆柱和Re=150正方形排列的四圆柱绕流及其阻力系数、升力系数等进行数值模拟。研究比较不同间距比L/D(两圆柱圆心距离与圆柱直径之比)对两圆柱和四圆柱绕流的影响,计算分析了涡量图分布、平均阻力系数和斯托罗哈数随间距比的变化。研究表明,间距比对顺排两圆柱和正方形四圆柱绕流影响显著;顺排两圆柱绕流存在临界间距比,在Re=200时临界间距比约为3.6。正方形排列四圆柱存在三种流态。当流场从一种流动形态变成另外一种流动形态时,力学参数发生显著变化,在某些间距比区间内出现骤升或骤降现象。     

气体运动论BGK格式的翼型绕流数值模拟

以气体运动论BGK(Bhatnagaar-Gross-Krook)格式为基础,通过改进非均匀网格下的通量计算方法,把气体运动论BGK方法应用到二维贴体网格上模拟了可压缩的无黏和黏性流动。在重构阶段,以交界面周围4个网格单元为一组,先把每个网格单元的宏观量(密度、动量和总能量)转换在相对于交界面的坐标系下,然后使用van Leer限制器插值求出交界面的宏观量,在求解阶段再使用BGK理论求出流过交界面的通量。通过上述方法使贴体网格和均匀网格,在计算格式上一致,与其他求解二维贴体网格的气体运动论BGK方法相比,该方法相对简单,计算量减小。结合贴体网格通量计算和气体运动论BGK格式方法理论,分别对亚、跨、超声速下的NACA0012翼型绕流进行了数值模拟和对比研究,所得可压缩无黏流动的数值结果与北大西洋公约组织航天研究与发展咨询组(AGARD)的结果吻合良好。本文还模拟了低雷诺数状态下的可压缩黏性流动,所得结果与文献中的数值计算结果吻合良好,证明了该方法在数值模拟及激波捕捉方面具有鲁棒性,为在复杂流动中的应用提供了一种简单的途径。     

跨流域三维复杂绕流问题的气体运动论并行计算

通过研究求解描述跨流域三维绕流问题的Boltzmann模型方程气体运动论耦合迭代数值格式,分析气体运动论数值计算方法的内在并行性;从变量依赖关系、数据通信与并行可扩展性三方面开展基于离散速度空间区域分解计算的研究,发展求解稀薄流到连续流跨流域三维复杂绕流问题的并行算法。通过对不同Knudsen数、不同马赫数、不同攻角三维球体及返回舱绕流的并行计算,计算结果与实验数据和理论分析吻合较好。研究表明,该并行算法负载平衡和并行可扩展性较好,对不同并行计算机系统具有很好适应性,显示直接求解分子速度分布函数的气体运动论计算方法有良好的并行计算特性。     

钛合金惯性摩擦焊接头断裂韧性的研究

对钛合金惯性摩擦焊接头的断裂韧性（ＣＴＯＤ）进行了研究，并用光学显微镜和电子显微镜对裂纹尖端显微组织进行了分析。结果表明，焊态接头的断裂韧性较低，这主要与其显微组织细小有关，而焊后普通退火可以明显提高焊接接头的断裂韧性。     

飞机横-航向耦合模态特性和飞行品质优化研究

本文阐述了飞机横—航向耦合的形成机理,研究了气动外形参数变化对滚转-螺旋耦合模态的影响。文中提出对横—航向模态特性进行优化的算法,该算法对飞机的改型和初步设计有一定的参考价值。最后对某歼击机的横—航向模态特性进行了优化计算,计算结果表明,该机在许多状态下的飞行品质得到了提高。     

裂纹对叶片固有频率影响的分析

给出了一种两条横向裂纹对叶片弯曲固有频率影响效果的分析方法。考虑的两种裂纹为周期载荷作用下产生的双面裂纹和脉冲载荷作用下产生的单面裂纹。分析中假设裂纹为沿叶宽等深度扩展的开口裂纹，同时将叶片看成无扭曲的短形等截面悬臂梁。结果表明，单纯选用固有频率识别裂纹参数，会过低估计裂纹严重程度；在可考察的裂纹深度范围内，单面和双面裂纹对固有频率的影响效果不显著。     

周期性测试对导弹电气装备可靠性的影响

介绍了影响弹道导弹电气设备可靠性的因素,并具体分析各种因素对可靠性的影响程度,提出优化的弹道导弹周期测试模式.     

机身、机翼多交点同轴度误差计算

 本文根据误差尺寸链理论推导出机身、机翼结合多交点的直线度误差尺寸链方程式,计算出交点的同轴度及叉耳配合中心位置的直线度误差,从而对产品结合技术要求的合理性提出改进意见,并对其设计补偿作出评价。     

ODF在分析纯钛板结构中的应用

采用ＯＤＦ（取向分布函数）分析纯钛板的结构类型，并确定出最强织构的取向分布函数值。结果表明，ＯＤＦ较之极图和反极图分析织构类型优越得多。     

高推比预研工程技术效益定量评价

本文提出了一种定量评价技术水平的相对比较法,对高推预研的72个课题。228个技术方面进行了计算,得到了我国航空发动机在这些方面的平均技术水平的变化情况,并分理论、实验两个方面分别进行了定量研究,给出了我国与国际先进水平差距的变化情况和相对于国际先进水的进步速度。计算结果表明,高推预研工程的技术效益显著,使我国在228个研究方面的平均技术水平与国际先进水平的差距缩小了1.6年,相对技术进步速度为1.225。     

推进剂燃速预估

作者对小粒子组合模型(PEM)中的某些公式及参数进行了修改.在此基础上,计算了35组含铝丁羟推进剂的燃速,考察了氧化剂级配及催化剂等对推进剂燃速的影响.燃速计算值与实测值符合程度高,即90%的计算燃速值与实测值的相对误差在±10%之内.     

军用飞机型号研制合同类型的选择

正确选择军用飞机型号研制合同的类型，对促进型号研制合同的签订和 型号任务的顺利完成，使使用方能以合理的费用，获得性能优良的武器装备有重要意义。本文探讨了型号研制的固定价格合同和成本补偿合同的特点及适应范围，以及选择合同类型时应注意的几个问题。