基于格子Boltzmann方法的可压缩翼型绕流模拟

采用能够恢复可压缩Navier-Stokes方程的耦合双分布(DDF)格子Boltzmann方法(LBM)模拟了贴体网格下的NACA0012翼型绕流.首先在Ma＝0.5,α＝0.0,Re＝5 000状态下通过模拟低雷诺数流动检验了该方法;然后分别在Ma＝0.5,0.85和1.2,α＝-0.05,1.0和0.0状态下进行了模拟,并在Ma＝0.85时通过加密网格得到了更好的结果.为了避免转捩问题采用了无粘边界条件进行模拟,但得到的压力系数与实验结果吻合良好,证明了该方法的可靠性并显示了其模拟可压缩的潜力.该方法在翼型绕流上的应用为湍流流动的数值模拟提供了基础.     

三维旋转水平轴风力机流场的PIV试验和数值模拟

通过粒子图像测速仪(Particle image velocimetry,PIV)测量和定常计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)数值模拟相结合的方法,对某三维旋转水平轴风力机模型的流场展开研究。在风洞开口实验段,来流风速为8m/s,针对不同尖速比(λ=4,8)利用PIV技术对风力机叶片的瞬时速度场进行测试。通过定常CFD数值模拟,获得了风力机叶片在相应工况下的流场细节。在8m/s来流风速下,当尖速比大于7.4时,试验测得的风轮扭矩和风能利用率与数值模拟结果趋于一致。尖速比小于7.4时,试验测得的扭矩值低于计算值,其风能利用效率也较低。通过速度矢量分布可以看出,在λ=4时,PIV测得靠近叶根的两个截面S1,S2在叶背有明显的流动分离,CFD结果中仅在S1截面叶背存在流动分离,S2截面叶背存在低速区。在λ=9.8时,PIV和CFD结果均显示叶片绕流流场没有流动分离。尝试采用Gamma Theta转捩模型进行了数值模拟,在考虑了层流影响后,计算所得风轮扭矩更加接近试验值。     

基于三维高分辨率CFD解法的气动优化研究

采用以高分辨率MUSCL格式为核心的三维CFD解法，与自动化网格生成技术等结合，构建了适用于各类亚、超音速气动优化问题的气动造型数值优化系统。分析表明，遗传算法对采用三维高分辨率CFD解法的优化来说工作量太大；通过多激波系超音速进气道优化设计和跨音速翼型阻力最小化的比较显示，基于目标函数梯度的F1etcher-Reeves法的优化速度比不使用梯度信息的Powell法快了近一倍。研究表明．梯度法是相对更适合气动优化系统的非线性优化方法。本文使用梯度法成功地对三维跨音速机翼进行了优化设计，获得了升阻比明显高于原始超临界机翼的设计方案。     

自适应扫描线的简单多边形核填充算法

针对简单多边形核的填充问题，提出了一种基于自适应扫描线方法的直接填充简单多边形核的快速算法。该算法避免了核顶点(边)的计算，利用简单多边形顶点凸凹性和凹顶点极值性，自动确定扫描线的最佳移动方向和扫描范围，从而快速绘制出简单多边形的核，使较复杂的二维线段求交点简化为一维直线的填充问题，并同时获得核轮廓，降低了计算和填充核的复杂性，效率明显提高，具有很强的实用性。     

基于CEM方法的直升机RCS计算及参数分析

为提高直升机雷达散射特性预估的准确性,建立了目标雷达散射特性分析的计算电磁学方法(Computational electromagnetics method,CEM),并开展了结构参数对雷达散射截面(Radar cross section,RCS)特性影响的研究。以微分形式的Maxwell方程作为电磁特性求解的控制方程,电磁计算网格采用Yee元胞的技术生成,对控制方程进行时间和空间的中心差分格式离散。应用完全匹配层(Perfect matching layer,PML)技术作为吸收边界条件,并与基于等效原理的近远场外推法相结合,建立了直升机RCS的高精度数值方法。分别采用二维无限长导体圆柱和三维金属立方体作为验证算例,结果表明CEM方法比高频方法具有明显的高精度特点。在此基础上,研究翼型厚度、弯度、桨叶片数对旋翼雷达散射特征的影响机理和变化规律,同时计算机身不同结构布局参数下的RCS特性,分析短翼和平尾对机身强散射特征的影响规律。研究表明:桨尖是旋翼的重要散射源之一,采用薄翼型桨叶能有效改善旋翼的雷达散射性能,短翼和平尾会在不同角域内增加机身的雷达散射截面,在直升机隐身设计中需要重点考虑。     

稳定伞变阻尼过程动态特性研究

对稳定伞变阻尼过程的动态特性进行了研 究,仿真分析了稳定伞变阻尼时软管 椎套系统的动态响应过程。研究结果表明,通过改变伞撑角达到控制稳定伞阻尼的目的,从而使得加油装置下沉高度发生改变,达到控制加油锥套的位置。     

上游弯头对内锥流量计性能影响的仿真与实验研究

研究旨在获取上游弯头安装条件下内锥流量计的性能和所需要的直管段长度.研制了100mm口径、β值分别为0. 45、0. 65、0. 85三种结构类型的样机.开展了上游单弯头、同一平面上连续两个90°成S型结构双弯头及互成垂直平面上连续两个90°双弯头的仿真和实验研究,仿真和实验的介质均为常温水,雷诺数范围分别为0. 498×10~5~4. 98×10~5和0. 14×10~5~4. 5×10~5.仿真结果与实验结论一致,并利用平均流出系数相对误差及附加不确定度作为安装条件影响的主要评价标准.给出了上游弯头安装条件内锥流量计所需的直管段长度.     

基于SNGR方法的二维空腔噪声数值模拟

基于SNGR方法,采用有限差分法求解带源项的线化欧拉方程。数值方法采用色散关系保持(DRP)格式。低耗散色散龙格-库塔格式显式时间推进,采用无反射远场边界条件。对二维空腔,长深比为9∶1,在亚声速、跨声速和超声速多个马赫数下进行噪声预测,并与实验结果对比,两者吻合较好。     

基于Voronoi cell的RNN_k近似查询与计算(英文)

在空间数据索引与查询研究领域中,反向k最近邻(RNNk)问题作为反向最近邻问题的泛化扩展近来受到更多关注.所谓RNNk查询就是找到所有以给定查询点为k个最近邻之一的对象点.为了有效地进行RNNk查询,利用分级的Voronoi cell和空间区域划分方法对查询结果进行有效过滤,避免了过多次最近邻查找计算.在初步得到的RNNk结果中,有针对性地分别利用平行于分割线的扫描线和局部扩展的查询区域Q进一步限定了RNN候选点.近似最小平均距离(AMAD)计算则可由近似的RNNk查询结果得到且不受k取值限制.实验结果表明了在3种不同数据分布情况下,本文算法与近似方法的效率和有效性.因此,通过充分利用对数据的过滤与查询空间修剪的近似方法,得到了具有较高查全率和准确率的近似查询和计算.     

边条翼下进气道与飞机一体化流场特性的研究

利用雷诺平均可压缩N-S方程以及可实现k-ε模型,对边条翼下进气的飞机进行了内外流场的气动耦合计算,研究分析了边条翼下进气道进口处的局部流场特性,说明了局部流场特性随攻角变化的关系,数值模拟与实验结果吻合较好.通过改变进气道的流量系数,分析飞机流场的变化,重点阐明了进气道流量系数对边条涡破碎位置的影响以及机理,即:进气道流量系数越低,涡的破碎位置就越提前,会影响飞机的气动性能.这为今后进一步研究奠定了坚实的基础.