飞行器侧向喷流流动干扰与气动特性影响研究

文章基于数值求解N-S方程,分析了单独弹体和翼身组合体不同来流Mach数、不同攻角带侧向喷流控制的干扰流场,研究了流场干扰与气动力干扰的关系,并与国外文献的实验结果进行了对比.结果表明,单独弹体力放大因子随攻角增大而增大,翼身组合体则随攻角增大下降,翼身组合体的放大因子明显大于单独弹体,随攻角的变化规律两者也不一样,原因在于弹翼对喷口附近的干扰流场带来严重影响,同时喷流干扰的影响会扩展到弹翼上,并产生很大干扰气动力.     

翼型厚度和弯度对前飞扑翼气动性能的影响

扑翼飞行器是一种模仿鸟类和昆虫飞行方式的新型飞行器.翼型参数设计对提高扑翼飞行器性能至关重要,为研究扑翼翼型厚度和翼型弯度对前飞扑翼气动性能的影响,基于自然界中飞行生物的实验观测结果建立了前飞扑翼气动特性计算模型,针对不同厚度和弯度的NACA系列标准翼型,采用计算流体力学方法求解二维不可压缩非定常Navier-Stokes方程,基于有限体积法并结合动态网格技术,分析了低雷诺数条件下对应不同来流速度的刚性前飞扑翼气动力、能耗、气动效率以及周围流场结构随翼型厚度和弯度的变化规律.结果表明,不同来流速度条件下扑翼推力和能耗均随翼型厚度的增大而逐渐减小,随着翼型厚度的增大,扑翼推进效率最大降幅达15.9%;翼型厚度的增加,降低了前缘涡强度并延迟了前缘涡的脱落.翼型弯度可以改变翼型的有效气动攻角,翼型弯度的增加可以显著提高翼型升力和升举效率,并促使尾流中心线向右下方倾斜;正向弯度扑翼在下扑行程能产生更大的升力,而负向弯度扑翼则在上挥行程中产生了更大的推力.     

双级对转压气机多工况数值分析研究

以某双级对转压气机为研究对象,应用数值模拟方法获取不同转速、近喘振点内部流场细微结构,分析了不同工况上下游转子叶片表面流谱特点以及对转、逆压环境中上下游流场相互制约关系,为进一步优化设计对转压气机叶片提供依据。计算结果表明:该对转压气机在多种工况下两排转子来流攻角、落后角都较大,根部和尖部都有较强的分离流动;一级转子叶片表面分离线上游流动速度径向分量较大,可能导致该级转子尖部截面流动分离提前发生;下游转子对上游转子叶片尾迹的反向切割使得其不能按照自身发展规律向下游发展,一方面诱导了上游叶片尾缘附近流动分离,另一方面,对下游叶片来流攻角也产生一定的影响,导致下游转子叶片来流攻角进一步增大,从而加剧了二级转子的分离。     

Spalart-Allmaras湍流模型在弧形翼超音速流场数值模拟中的应用

利用spalan-Allmaras湍流模型对三角翼一身组合体绕流流场进行数值模拟,并与国外风洞试验数据进行比较,验证了此湍流模型在超音速复杂流动计算中的有效性．同时采用基于密度的隐式求解器,数值离散格式采用二阶迎风格式,对十字形布置的4片弧形尾翼弹超音速流场进行了数值模拟．数值模拟结果给出了弧形翼附近的流场结构,并对弧形翼凹凸表面的压力分布做了详细分析,得出了弧形翼在零攻角下产生升力的机理．     

深圳大运会主体育场罩棚风压分布的数值模拟

为了求得体育场罩棚的风载体型系数,基于Reynolds时均N-S方程和RSM模型对深圳大运动会主体育场罩棚风压分布特性进行了数值模拟.采用有限体积法对控制微分方程进行离散,并采用SIMPLE压力校正算法来实现非线性方程的迭代求解.将数值计算结果与风洞试验结果进行了对比,两者吻合较好,在此基础上,分析了风向角和风攻角对风压分布的影响,探讨了罩棚周围流场的绕流特性,并根据罩棚的结构形式及风压分布特点,给出了最不利风向下罩棚表面的区域平均风压系数以及罩棚设计风荷载的计算方法.结果表明:风向角对风荷载的影响较大,不同风向角下,来流的分离和漩涡脱落作用均有较大的不同.风攻角对罩棚表面风压分布的影响不大,对罩棚局部峰值的影响在15%以内,整体影响在5%以内.     

不同攻角运动的水下导弹表面空泡流场数值研究

在水下高速航行的弹体表面的局部低压区会形成空泡,而空泡的形成会对弹体周围的流场造成很大的影响.当弹体在一定攻角下航行时,弹体周围的流场非常复杂.文中采用Singhal提出的空泡模型,利用有限容积法对三维弹体的外流场进行了数值模拟.将零攻角下的数值结果与文献中的经典实验结果进行了比较,二者数据符合较好.利用此方法对5种小攻角进行了研究,比较分析了5种攻角下弹体表面的空泡分布和压力系数分布,并通过数值积分的方法得出弹体在不同攻角下的侧向力和力矩.计算结果表明,当攻角大于2.5°后,侧向力和力矩会大幅度的增加.文中结论可供水下垂直发射与水下导弹的研究与设计参考.     

椭球体有攻角绕流对称面上三维湍流边界层的数值计算

本文应用零方程模型和二方程模型计算了椭球体有攻角绕流对称面上的三维湍流边界层.对k-ε二方程模型的外边界条件的形式进行了分析和归纳,给出了确定准则.对过渡区的处理进行了较为详细的讨论.计算中也探讨了来流攻角、来流速度以及椭球体几何形状对流动的影响,计算结果与实验数据吻合良好.     

波浪能发电“点头鸭”式稳态绕流数值模拟研究

以FLUENT软件为平台建立二维数值模型,对＂点头鸭＂在不同攻角不同来流速度下的稳态绕流进行了数值模拟。本文模拟得到了不同攻角和来流速度下＂点头鸭＂受到的波浪力,以及相同攻角下＂点头鸭＂在不同来流速度时的速度场,并进行了分析和对比。所得结论可为开发利用高效飘浮式波浪能发电装置提供理论依据。     

椭球体有攻角绕流对称面上三维层流边界层的数值计算

本文提出了求解回转体绕流初值问题的一种简便的新方法,并利用这种方法对椭球体的有攻角绕流进行了计算分析,讨论了来流攻角和椭球体几何形状对流动的影响,同时还对流动分离和周向回流进行了分析,计算结果与实验结果吻合良好.     

两种乘波前体/进气道一体化设计与性能研究

建立了由激波面推算波后流场的计算方法,设计了能够产生三道封闭圆锥激波的相交锥模型.以此为基础生成了具有三道封闭激波的乘波前体和具有一道封闭激波两道平面激波的乘波前体对比模型.分别对两种乘波前体与进气道一体化模型进行了全三维流场计算,研究了两模型在不同飞行状态下的气动性能.结果表明三道封闭激波乘波前体模型相比对比模型具有较大的气动性能优势.在进气道进口截面处边界层厚度几乎相等的情况下,流量系数提高了3.4%,总压恢复系数提高了8%,进气道进口截面流场不均匀度降低了8.8%.相比低于设计马赫数和负攻角,两模型在高于设计马赫数和正攻角有较大的封闭激波飞行范围.CFD计算结果表明,对于乘波前体设计马赫数应低于实际飞行马赫数,并且宜采用正攻角飞行.