均匀各向同性湍流的脱体涡数值模拟

采用脱体涡模拟方法对均匀各向同性湍流进行了数值模拟,并与Comte-Bellot实验测量结果进行了对比,验证了该文的脱体涡模拟方法对均匀各向同性湍流模拟的可靠性.初始速度场的生成采用Rogallo所提出的构造方法,初始湍能谱满足Von Karman波谱分布;在对流输运项的选择方面,分别采用二阶中心型格式、四阶偏斜对称型中心格式和迎风型低耗散通量分裂格式,考察它们在均匀各向同性湍流模拟中的计算精度和适用性.同时,通过改变计算域大小以及脱体涡模拟方法中的模型常数,达到能谱截断波数的改变,考察它对各向同性湍流计算的能谱以及能谱截断处小尺度涡能量积累问题的影响.      

复合铣削的金属件堆焊成形尺寸研究

针对目前金属件堆焊中存在的成形效果较差和尺寸精度较低等问题,建立了单道和多道焊缝的尺寸模型,并通过分析焊缝成形尺寸的关系,确定出最佳熔敷间距。同时,采用正交试验法分析了各个焊接参数对成形尺寸的影响程度,验证了模型的普适性。在实例分析中,采用自主设计的复合铣削加工系统,并改变多层多道焊缝的堆焊路径,从而实现对构件尺寸的有效控制,验证了该项工艺技术的可行性和有效性。     

低速叶型气动反问题设计方法

 低马赫数不可压流动中声速与流速大小差别巨大,采用基于可压缩流动控制方程的计算格式求解流场时,由于数值黏性的污染,解的精度低且收敛性差,通常可使用时间预处理技术来解决这一问题。在基于控制理论的优化方法中,共轭方程的Jacobian矩阵和流动方程的系数矩阵相似,因而在低流动马赫数下,求解共轭方程存在着与求解流动方程相同的数值污染和数值刚性问题。首先推导了带有预处理的Roe格式,然后发展了适合全速度流动的共轭方程求解方法,最后选取翼型和叶栅两个典型算例进行了验证。计算结果表明所发展的方法可很好地用于低马赫数时的气动反问题设计。     

军用飞机无维修工作期参数分解方法研究

 针对目前军用飞机设计中无维修工作期(Maintenance-free Operating Periods, MFOP)指标无法分解和落实的问题,通过对基本可靠性、故障预测、系统重构和冗余设计等影响军用飞机MFOP实现的主要因素进行分析和数理建模,提出了一种军用飞机MFOP参数的分解流程和方法,为MFOP由使用参数(使用要求)向合同参数(设计要求)的分解提供初步的方法基础,能够为军用飞机的MFOP指标分析论证和基于MFOP的飞机可靠性设计工作提供一定的理论指导.     

一种基于共轭方程法求解黏性反问题的简化方法

 对于给定压力分布的黏性气动反问题,考虑到壁面微小扰动造成的压力变化主要由势流作用引起,因此可以简化用以获得目标函数对设计变量敏感性导数的共轭方程。将黏性流场插值到粗网格中作为彻体力模型方程的解,则其相应的共轭方程将以简单的源项取代原方程中复杂的黏性项。由于在粗网格中求解,网格数减少,同时收敛速度加快,简化的共轭方程计算时间可以减少到黏性方程的十分之一。典型的算例结果表明,对于附着的边界层流动简化方法计算得到的敏感性导数具有较高的精度,能够有效完成反问题设计且减少总的计算耗时。     

基于EOBT的预战术流量管理研究

预战术流量管理是流量管理的重要一环。本文首先对中国民航实施预战术流量管理的必要性及实施的程序进行系统分析,其次对以EOBT为核心的预战术流量管理流程进行深入研究,然后设计了基于EOBT的预战术阶段放行排序算法。对该算法进行仿真验证,与先来先服务算法相比,基于EOBT的排序能兼顾航空器优先级和延误时问,计算结果优于传统方法。说明基于EOBT的预战术流量管理程序能合理组织空中交通流量,为管制单位、机场运行、航空公司提供次日组织生产的依据。     

流动拓扑对液体射流失稳与雾化的影响

在大推力液体火箭发动机燃烧过程中,推进剂射流失稳与雾化是起始环节,会对后续蒸发与燃烧等过程产生显著影响。尽管前人做过很多研究,但对湍流射流雾化机理的认知还存在盲区。基于此通过流动拓扑理论来揭示湍流液体平面射流的雾化机理。采用直接数值模拟方法对静止空气环境下的液体平面射流雾化过程进行了高分辨率数值模拟,分析了流场中不同拓扑结构与气液界面曲率的相互影响,阐明了流动拓扑对液体平面射流雾化的影响机制。研究发现,所有流动拓扑结构都有助于产生压缩应变率和拉伸应变率,其中不稳定焦点结构(UFC)拓扑结构对流场应变率的影响最大;在流动拓扑结构影响下,液体体积分数等值面的曲率与应变呈现负相关关系。另外,UFC主要产生拉伸应变率,而其余流动拓扑结构主要产生压缩应变率。研究结果表明：射流雾化过程主要受到UFC拓扑结构的影响,UFC会促进气液界面产生较大的拉伸应变率,进而促进片状或管状结构液体结构生成,从而引起液体射流破碎。     

航空燃油泵入口回流抑制方法研究

航空燃油泵性能曲线即增压值随流量增大逐渐降低称为单调下降,随着横梁自密封航空燃油泵的广泛应用,在其小流量工况下流量—增压值性能曲线会出现马鞍形现象,这样会给产品带来运行不稳定及系统不可靠等问题。通过数值模拟分析发现,小流量时入口会出现旋涡导致燃油回流,从而影响泵的单调下降特性。本文提出了一种抑制小流量时入口回流的方法,即增加入口导流板。数值模拟及试验结果表明,小流量时入口回流明显改善,从而减小入口水力损失,保证了燃油泵性能曲线单调下降的特性。研究结果可为其他航空燃油泵性能曲线单调下降的优化设计提供参考。     

飞船返回舱再入俯仰动稳定吸引子数值仿真

数值模拟了类"联盟号"飞船返回舱在几个典型马赫数下的俯仰静、动态气动特性。结果表明:类"联盟号"飞船返回舱再入时随着马赫数的降低,其配平攻角将会由高超声速和超声速时的一个,在跨声速阶段演化至三个。这一气动特性将会对返回舱的俯仰动态特性产生很大影响,在较大扰动的激励下,返回舱的俯仰飞行姿态随马赫数的降低将发生鞍结点分叉形态的失稳行为,对返回舱的安全再入危害很大;随马赫数的进一步降低,飞船返回舱的俯仰运动还可能发生Hopf分叉和同宿分叉。最后,采用耦合求解非定常NS方程和俯仰运动方程,对马赫数0.8时,不同扰动情况下(不同初始攻角和俯仰角速度)飞船返回舱俯仰姿态的演化进行了数值仿真。仿真表明,该马赫数下,飞船返回舱存在两个稳定的点吸引子(即配平攻角约14°和36°)和一个不稳定鞍点(约31°),与定性理论分析一致。但仿真结果还表明,这两个稳定的点吸引子的吸引域都不大,14°吸引子的吸引域大于36°吸引子的吸引域,表明14°吸引子应该是主要的飞行姿态。基于局部稳定性理论的定性分析给出的吸引子性态是研究结点 鞍点 结点全局分叉结构的基础。     

乘坐电梯去太空

对于普通人来说,上太空观光最便捷的方法是什么？答案很简单,乘坐太空电梯。然而,要实现这个看似简单的计划却十分不易。这是一个十分浩大的工程,投资大,技术要求高。尽管如此,日本一家公司还是迎难而上,准备在40年内建成太空电梯,每次可搭乘30名乘客升到距离地球3．6万千米的太空中。