数值涡流发生器技术在平板绕流数值模拟中的应用研究

本文将数值源项模型应用于叶片式涡流发生器的数值模拟中,以叶片在当地流场中产生的升力作为源项,该源项由叶片的坐标位置、安装方向、高度等参数根据Plandd升力理论确定。数值模拟中,叶片位于平板上,其高度约为当地边界层厚度的1／6。在相同计算条件下,对比分析采用该源项模型数值模拟结果和相关资料的对应数据,证明采用本文源项模型可以得到与资料采用全网格以及采用其涡流发生器模型基本一致的诱导速度场。     

冲压翼伞流场与气动操纵特性的数值模拟

采用有限体积法求解shear stress transport(SST) k-ω二方程湍流模型下的Navier-Stokes(N-S)控制方程,对冲压翼伞的气动特性进行数值模拟,分析翼伞的流场机理和气动操纵特性.模拟得到的升阻特性与试验数据较吻合,在此基础上分析前缘切口、弧形下反以及稳定幅对升阻特性的影响.通过软件Fluent实现了非定常流动模拟,研究了翼伞的非定常升力特性,其升力系数的脉动受脱体涡的非定常过程影响,当迎角为16°时,翼伞升力变化周期为0.36s.最后分析了翼伞稳定滑翔阶段的纵向静稳定性,相比于单边后缘下拉方式,通过闭合翼伞一侧进气口实现航向操纵更稳定有效.      

翼伞充气过程的流固耦合方法数值仿真

为研究冲压式翼伞折叠充气过程的流固耦合动力学特性,基于自由曲面变形理论建立了多气室冲压翼伞的展向折叠模型。流体域通过时步更新技术实现了随伞载系统运动,采用任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法开展了翼伞非定常充气展开过程的非线性动力学数值计算,数值计算结果与空投试验结果具有较好的一致性。深入分析了翼伞充气过程中的三维外形及非定常流场分布情况,表明翼伞充气过程由于翼尖涡绕流,存在“翼尖上翘,中部凹陷”的翼伞尾流再附现象;各气室的充气规律关于中央气室对称;分析了翼伞气动特性的动态变化规律,充满后翼伞滑翔比稳定在2.24。上述研究为翼伞设计及开伞性能预测提供了一定的理论依据。      

天问一号环绕器中继轨道受摄共振特性分析

“天问一号”环绕器在环火中继轨道为“祝融”火星车提供中继服务时,星下点出现了过着陆点纬度时的经度先增大再减小的特殊漂移现象,需要对该现象产生的原因进行深入分析。基于摄动理论设计了一系列数值实验,提出了一种星下点过指定纬度时经度的简化计算方法;并结合对田谐项引力场位函数的解析推导发现,由于中继轨道周期与火星自转周期比接近1:3,导致3阶3次田谐项产生了轨道共振,从而使得半长轴长周期运动有着较为显著的振荡,进而与带谐项摄动联合导致了该特殊现象。研究揭示了“天问一号”环绕器的轨道共振现象,发现了高阶田谐项对非同步轨道上的环火卫星仍能产生较为明显的轨道共振现象。研究结果可为后续火星环绕探测任务轨道设计提供重要参考。     

双方程k-ωSST湍流模型的显式耦合求解及其在叶轮机械中的应用

双方程k-ω剪切应力输运(SST)湍流模型通常以隐式耦合方式或者显式半耦合/解耦的方式来求解。本文提出了该模型的一种显式耦合应用方法,即通过点隐的方式来处理湍流源项的刚性,并与混合Runge-Kutta时间推进以及当地时间步长、隐式残差光顺等加速收敛技术相结合,从而使得湍流方程可以与流动方程同时求解。为了增强计算的鲁棒性,进一步对湍流变量进行了限制。将所发展的方法用于DLR平面叶栅算例,确认了求解结果的正确性以及刚性的来源。通过对三维NASA Rotor 67的模拟,验证了SST模型的精度;进一步将其与Badwin-Lomax(BL)模型、Spalart-Allmaras(SA)模型对比,发现三者都能正确地捕捉出口参数分布,且SST与SA模型的模拟结果比较一致;对于该算例,SST模型在总温模拟上更具优势,而BL模型在总压分布上与试验值更加接近。     

无伞精确空投模式下飘带试验研究

针对海上救援时典型海况下小物质精确空投需求,根据空气动力学理论,设计了一种基于无伞精确空投模式的飘带物品包。为满足更高的投放质量要求,设计了一种具有鼓风兜的飘带,提高了无伞空投物品包的投放质量。通过产品设计、伞塔投放试验、摄影测量等手段验证了物品包的落速,计算了飘带的阻力系数,研究了鼓风兜的阻力特征,实现了小物质低成本、轻量化、通用化的精确空投。     

“神舟八号”飞船主伞的改进设计与试验

针对“神舟号”飞船主伞存在少量局部破损的问题,“神舟八号”主伞进行了改进设计。改进的目的是减少主伞局部破损,提高主伞可靠性。主要的改进措施是增加了伞衣保护布和牵顶伞。试验结果表明,主伞破损比改进前减少了70％,达到了改进目的。     

舰载雷伞系统落点误差修正方法

为了修正舰船运动和海风引起的落点误差,首先建立了雷伞系统各阶段动力学模型并进行了编程计算,通过与试验结果的对比验证了动力学模型的准确性.之后,将发射方向和分离时间作为控制量,基于泰勒级数理论推导了落点误差与控制量之间的关系,提出了一种新的雷伞系统落点误差的修正方法.通过算例验证,该方法所得到的控制参数能够有效地修正雷伞...     

水平集方法中速度停止项的改进

针对传统水平集算法只对含有加性噪声的图像有较好处理结果的缺点,对水平集函数的速度停止项进行了改进。首先,改进后的速度停止项可以通过自适应滤波来消除乘性噪声对水平集函数演化的影响;其次,提出了一种估计图像平滑区域的方法,以使水平集可以更准确的分割出图像中的目标;最后,再将该速度停止项带入到水平集演化方程中,对图像进行演化运算。实验结果表明,该方法能够在抑制乘性噪声的同时较好的对图像进行分割。     

反尾旋伞动态仿真计算研究

简要介绍了研制与安装应急反尾旋伞系统对现代高机动飞机的大迎角特性试验研究的重要作用，特别是对失速／过失速／尾旋特性试验鉴定的必要性和重要性。介绍了反尾旋伞系统的工作原理，建立了反尾旋伞的数学模型，估算确定了反尾旋伞阻力面积，并对用反尾旋伞出尾旋进行了动态仿真计算；同时，研究了不同尺寸反尾旋伞的尾旋改出效果。