用动态非结构重叠网格法模拟三维多体相对运动绕流

 发展了动态非结构重叠网格技术。本文提出了基于阵面推进的相邻单元搜索算法和适合于高阶空间离散格式的网格间插值关系定义方法,前者提高了非结构重叠网格在模拟多体间具有大幅相对运动的非定常问题时网格处理的效率,而后者保证了网格间边界附近流场求解精度;本文非定常Euler方程的求解采用有限体积法,通量计算采用Osher格式,时间积分采用双时间步长推进。为验证本文提出的方法,分别对定常M6机翼绕流和机翼下外挂物投放过程的非定常绕流进行了模拟,结果表明本文提出的方法提高了非结构重叠网格在模拟多体间具有大幅相对运动问题时的效率,保证了网格边界处的精度,具有较高的工程应用价值。     

三维副翼铰链力矩计算

 数值模拟了带副翼偏转构型的二维、三维亚、跨、超声速来流情况的绕流流场,采用有限体积方法和AUSM+迎风格式数值求解N-S方程,四步龙格-库塔时间推进,湍流模型为Baldwin-Lomax和Spalart-Allmaras湍流模型。二维模拟压强分布与实验数据以及CFD软件模拟结果吻合较好。采用交错对接网格,数值模拟了不同副翼偏角和缝隙、来流马赫数、迎角和雷诺数的三维构型流场。通过舵面铰链力矩与实验数据的对比分析表明了该数值方法模拟此类复杂流场的可靠性和舵面铰链力矩计算的有效性。发现并研究了亚声速来流时铰链力矩随迎角的反向变化趋势,初步分析了副翼的缝隙和雷诺数效应。     

非结构网格上Euler方程的区域分裂算法及并行计算

改进了“波阵面”区域分裂算法,并应用于流场区域的划分;对于子区域边界的不光滑现象,为尽量减少通讯消耗,提出了一种边界并行优化策略。利用PVM并行环境,探讨了非结构网格上求解Euler方程的分区并行算法。根据改进的区域分裂算法及优化策略,运用Jameson有限体积法,对二维翼型流场进行了分区并行求解,多区计算的结果与单区计算的结果作了比较,表明了本文研究方法的有效性。     

隧道内危险性介质泄漏扩散的数值模拟

化学危险品的意外泄漏已经造成很多事故,尤其是在隧道这样相对封闭的空间内,事故发生的概率更大。为了有效地控制和预防事故的发生,本文以RANS方程为控制方程,采用基于simple算法的有限体积法,对隧道内危险性介质泄漏扩散过程进行了数值模拟。讨论隧道内危险品(乙炔)运载车在行驶过程中发生小孔泄漏扩散的情况,计算得到了危险性介质浓度的时间和空间分布规律。同时,分析了运载车不同行驶速度和危险品泄漏释放方式(水平释放和垂直释放)对其扩散过程的影响,为进一步了解危险性介质的扩散行为和控制方式提供了理论基础。     

超声速横喷干扰湍流场数值模拟

本文探讨了超声速平板横向喷流干扰湍流流场的数值模拟方法。分别采用Roe、Harten-Yee及AUSM 格式对三维雷诺平均Navier-Stokes方程进行离散,湍流模拟应用Baldwin-Lomax代数模型,讨论了B-L模型中Fy最大值的不同选取方式。分析了数值格式、网格划分对计算结果的影响。将来流马赫数为5、喷流马赫数为3的实验结果与计算结果进行比较,选择了与实验符合较好的数值模拟方法,为进一步利用数值计算方法研究喷流干扰流场特性奠定基础。     

从闭合式格林函数推导微带表面波本征值方程

从闭合式格林函数推导出微带介质结构的表面波本征值方程,给出了一种新的表面波本征值方程的推导方法。在闭合式格林函数中,通过推导出平面介质结构的表面波本征值方程,可以方便的从中提取出表面波的贡献,从而使其用Prony’s方法或GPOF方法近似时,可使曲线更平滑。     

高压下真实气体效应对涡轮性能影响的仿真

大推力补燃循环液体火箭发动机主涡轮燃气在高压下由于受到真实气体效应的影响,其气体性能偏离理想气体,常规分析方法得到的涡轮性能与实际情况存在一定偏差。采用三维流动仿真方法,结合SST湍流模型,采用定物性理想气体、ARK气体状态方程和基于NIST Refprop真实物性数据库的涡轮性能进行了仿真研究,分析了甲烷和富氧燃气的涡轮性能,并与结合一维压缩因子修正的性能结果进行了对比。研究表明,基于真实物性数据的涡轮仿真性能与理想气体存在明显偏差,使用ARK气体状态方程能够有效减小性能仿真偏差,而使用合适的压缩因子修正具有较高的精度,可作为工程算法。     

大尺寸矩形工装在实际振动试验中的应用

在进行振动试验时,因产品种类及用途不同,尺寸大小也不同,试验设备台面尺寸又为固定尺寸,必然会遇到产品工装超出振动台扩展台面的情况,通过简化工装模型建立材料的挠曲方程,结合振动与材料力学的特征,从伸出长度及疲劳损伤两个角度论证了这种大尺寸矩形工装的安全使用范围,并且以常见的转接平板型夹具及锥体形夹具为例,讨论了在工装尺寸超过振动台面时,以上这两种工装的应用情况,以结论的形式确定了安全使用的范围从而为此类情况的出现,提供了有价值的工程数据。     

故障隔离过程中低级错误影响分析

本文以飞行校验系统GPS/差分GPS数据传输故障隔离为例,对若干低级错误在排故过程中的影响进行了分析,希起引以为戒之效。     

用于在轨服务的多天线差分GNSS相对定位研究

针对执行在轨服务任务中的航天器姿态运动引起共视天区变化进而导致差分全球导航卫星系统(GNSS)中断的问题,文章基于矢量运算原理提出了天线间观测量组合差分的方法,并通过搭建差分GNSS半物理仿真系统,模拟在轨服务近距离任务场景,验证天线间观测量组合差分方法在航天器姿态运动下的差分GNSS数据输出。结果表明：该方法能有效增加任务航天器与目标航天器间的共视卫星数量,提升了在轨服务任务中差分GNSS相对定位的稳定性,可为基于差分GNSS相对导航的在轨服务任务设计提供参考。