机翼和叶栅非定常流的Kutta条件

本文在现有的实验研究和数值计算的基础上，对经典Ｋｕｔｔａ条件在非定常流动中的适用性作了进一步探讨，并对文献〔１，２〕中提出的一种新的Ｋｕｔｔａ条件－Ｇｉｅｓｉｎｇ－Ｍａｓｋｅｌｌ（Ｇ－Ｍ）模型进行了分析与比较，本文给出了二维振荡机翼和叶栅绕流的变域变分有限元解法中Ｋｕｔｔａ条件的处理方法。本文旨在为机翼和叶栅非定常绕流的数值计算提供更合理可靠的尾缘边界条件。     

旋成面叶栅各类杂交气动命题统一的变域变分理论

本文在文献[6]正命题各变分原理族的基础上,运用泛函变域变分工具,建立了叶栅各类杂交命题统一的新变分原理族。这一新理论可以准确处理钝头叶栅,并适用于非均熵流。文中充分发挥了自然边界条件和人工界面的有力作用,并顾及了叶面喷(吸)气分布。本文旨在为有限元法及其它变分解法提供又一新的完善的理论基础,也为新叶栅的分析、设计和优化以及老叶栅的改型提供一系列新途径。本文新理论的主要优点是可以较直捷地推广到多排叶栅、S_2流面,机翼的设计与改型以及完全三元流动的杂交命题中去。     

径流式叶轮机S_2流面半反命题、A型杂交命题变分原理族及对混流式的推广及其应用

(一)文[4、5]建立了轴流式叶轮机S_2流面半反命题、A型杂交命题的变分原理,为应用有限元方法和其它变分直接解法提供了较完备的理论基础。但是由于相应尤拉方程组解的不定性,这两族变分原理并不适用于径流式叶轮机。     

有间断界面的二维可压缩理想流体流场的变分原理

本文建立了二维有间断面跨音速流的变分原理,为这一类流动采用有限元法作数值分析建立了良好的基础。作为例子,将所得变分原理应用于圆锥无攻角超音速流的计算,所得结果与Taylor结果相符。     

叶轮机械任意旋成面叶栅气动杂交命题矩函数型变分有限元解法

本文在文[1]、[2]提供的矩函数变分原理基础上建立了任意旋成面叶栅A类、B类杂交气动命题的变分有限元解法。文中用有限元法对相应的变分原理进行离散,所得非线性代数方程组迭代求解。由解出的矩函数计算流场速度、压力与密度,最后通过积分获得叶片未知边界形状。本文给出的计算结果显示了杂交命题方法的有效性和灵活性,它可以直接用于叶片改型与设计工作。     

轴流式叶轮机S_2流面杂交气动命题的广义变分原理与变分原理

本文引用映象平面,建立了轴流式S_2流面A型和B型杂交气动命题的两族变分原理,并进而考虑了子午面流区为复连通的情况(例如图3的包曼透平级)。为了利于边界条件的处理,文中力图充分发挥“自然界面条件”与“人工分界面”的有力作用。本文旨在为叶轮机气动设计提供一些更广泛、灵活的途径,并为有限元法等变分直接解法建立更完密的理论基础。     

二维振荡机翼含激波跨声速非定常绕流广义变分原理的普遍形式及其派生族

本文建立了二维机翼作任意周期振荡时的非定常绕流的广义变分原理的更普遍形式及其派生族。文中充分发挥了“变域变分”与“自然界面条件”的有力作用,把振荡激波和尾涡面上的间断条件(例如Rankine-Hugoniot条件)也转化为自然界面条件,并兼顾了翼面的喷(吸)气作用。本文主要是为引进有限元等变分解法提供一个更普遍、更完善的理论基础,并可推广到三维机翼、二维及三维旋转叶栅上去。     

S_2流面正命题适用于纯物质流体的变分原理族及其对偶变分原理族

本文建立了适用于纯物质流体轴流式S_2流面正命题的变分原理族及其对偶变分原理族。证明了其中的两条狭义变分原理在均转子焓均熵条件下在亚声速区内分别为极大值原理和极小值原理。在变分原理的构造中,采用吉布斯关系作为约束,从而使这些变分原理适用于纯物质流体。     

S弯进气道旋流的转动叶片模拟技术

提出了Ｓ弯进气道中旋流模拟的一个新方法，即叶片模拟技术。通过调节进气道进口附近的可转动叶片，可使管道出口截面上旋流流动大小和方向发生变化，甚至出现反向旋转的固体涡。实验研究表明：利用可调叶片的旋流模拟技术可以较好地模拟发动机进口的有旋流动，为进气道／发动机的性能匹配研究提供一些技术基础。     

不可压粘性流体力学的边值问题的拟变分原理及其广义拟变分原理

通过将不可压粘性流体力学的控制方程乘上相应的虚量,然后积分,并代数相加,进而建立了不可压粘性流体力学边值问题的一组拟变分原理和广义拟变分原理(这种建立变分原理的方法称为变积方法),最后通过经典的Hagen-Poiseuille流动为例来说明拟变分原理的应用。     

翼型和叶栅前后缘局部流场的新精化解法

本文提出一种利用前后驻点自动定位来求前后缘局部流场精化解的方法 ,即在全流场解的基础上 ,把局部流场解分为两部分的叠加 ,其中之一是驻点邻区的近似解析解 ,它吸收了原解中变化急剧的部分 ,使剩余部分成为变化比较平缓、具有更好的解析性态的分布 ,因而易于求准确。算例表明 ,本文方法为提高亚声绕统计算精度 ,特别是带攻角绕流工况 ,提供了有效的手段 ,本文思想也可同变分差分法结合应用     

基于变域变分有限元的翼型反设计

反问题作为一种自由(未知)边界问题近年来得到了广泛的研究。变域变分通过把自由边界结合在变分泛函中，使其与求解流场的控制方程结合起来，从而自由边界求解和流场分析可以完全耦合进行。本文采用变域变分和可变形有限元来设计可压缩和不可压缩翼型，计算显示即使在初始翼型的一侧为三角形时仍能得到满意的结果。文中还采用了两种计算网格(H型和O型)来设计翼型，比较了它们的精度，计算表明本方法完全能用于翼型的反设计。     

A mesh optimization method using machine learning technique and variational mesh adaptation

Computational mesh is an important ingredient that affects the accuracy and efficiency of CFD numerical simulation. In light of the introduced large amount of computational costs for many adaptive mesh methods, moving mesh methods keep the number of nodes and topology of a mesh unchanged and do not increase CFD computational expense. As the state-of-the-art moving mesh method, the variational mesh adaptation approach has been introduced to CFD calculation. However, quickly estimating the flow fi...     

To the Problem of Friction Minimization on Permeable Surfaces at Supersonic Flow Rate

In this paper, we consider the variational problem of minimizing the Newtonian drag on an airfoil in a supersonic gas flow. A new condition for Lagrange multipliers on the streamlined airfoil was found that can be used to construct an optimal law for injection control in the analytical form. It is shown that for the flow around wedges, this control is finite at the stagnation point that is important in terms of practical realization of the optimal control.     

自力式调压阀变开度流场及特性分析

以研究自力式调压阀性能为目的,利用动态网格方法对阀门内流场进行数值模拟。通过对不同入口流量和弹性系数的多个算例分析得到:稳定压力和入口流量呈直线关系;稳定压力、阀门开度和弹性系数呈二次曲线关系。调压阀在入口质量流量变化时,阀门可以很快稳定,实现对压力和流量进行的调节。     

发动机起动/关机过程中喷管侧向载荷试验

为了获得大面积比喷管在发动机起动/关机过程中的侧向载荷,搭建了喷管侧向载荷冷流试验系统,通过测量应变管感知的喷管侧向载荷和通过加速度传感器感知的喷管振动载荷,分析发动机起动/关机过程中喷管侧向载荷的变化规律。试验表明:试验喷管在发动机起动/关机过程中均存在3个峰值侧向载荷,起动过程中分别对应着初始正激波向稳定自由激波分离的转变过程、自由激波分离向受限激波分离的转变过程以及分离激波结构处于“末端振动状态”,关机过程则恰好相反,而且关机过程相对起动过程的峰值侧向载荷发生压比存在一定的迟滞效应;喷管壁面的周向应变对侧向载荷非常敏感,而壁面轴向应变却基本不受喷管侧向载荷的影响;喷管侧向载荷是激励喷管振动的主导因素,并在试验喷管发生“末端振动效应”时,振动加速度峰值达到最大为80g。      

A problem of control optimization of the laminar boundary layer on a circular cylinder

A problem of minimizing friction resistance in the supersonic flow around a straight circular cylinder at the expense of gas injection into the boundary layer is considered. The problem is stated for the approximating system of equations of the laminar boundary layer [1] and the variational problem is solved by the successive approximation method of the Picard type. The analytical formula for determining the optimal injection law is derived and the results of the computational experiment are presented.     

包含初值或终值条件为驻值条件的非线性弹性动力学的变分原理

历史上为使初始条件为驻值条件的哈氏型原理曾在文献[1～2]中研究过。但文献[1]中仍要求末时刻位移变分为零;而文献[2]中的形式实为虚功原理。对于线性情形,文献[3]中给出了包括初始条件为驻值条件的哈氏型原理。本文给出非线性情形的结果,并推广其可用于终值问题。