DLR-F4翼身组合体流场数值模拟

为了研究阻力计算精度并考察网格和湍流模型对翼身组合体构型气动特性的影响,通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程耦合Spalart-Allmaras和Baldwin-Lomax湍流模型,数值模拟DLR-F4翼身组合体流场.使用"超立方体"概念构建绕DLR-F4翼身组合体的高质量多块结构拼接网格,通过网格细分来研究网格密度对计算结果的影响.结果表明:湍流模型和网格密度对升力影响较小,对阻力影响较大,网格密度对压力系数分布影响甚微;适当地缩小第一层网格到物面的距离,增加物面法向网格点数能改善阻力计算精度.     

转捩过程对旋翼悬停模拟的影响分析与研究

悬停状态是考察旋翼整体气动性能的重要状态之一。随着计算机技术及CFD技术的发展,基于“第一性原理”的数值模拟方法越来越多地被用于评估旋翼悬停性能。在使用基于RANS方程的数值模拟方法进行固定翼飞行器定常计算时,流动转捩现象对某些特定状态下流场及气动特性会产生巨大影响,因此在进行固定翼设计时要考虑流动转捩现象。然而转捩过程是否同样会影响旋翼非定常气动流场及气动特性,国内研究较少,因此有必要研究转捩过程对旋翼流场数值模拟的影响,为旋翼类飞行器的设计及评估提供参考。采用美国航空航天学会旋翼悬停工作组提出的PSP旋翼标模,利用结构化动态嵌套网格技术,在大拉力悬停和小拉力悬停状态下,分别进行全湍流模拟和转捩模拟计算并与试验结果进行了对比。对比结果显示,文中所采用的数值求解器对旋翼悬停效率的计算误差在5%之内。在考虑流动转捩后,由于桨叶表面存在层流区域,计算所得旋翼悬停效率高于全湍流假设下的预测值,而桨叶表面的层流区域与旋翼拉力大小有关。在流动转捩发生的区域,转捩过程会对桨叶截面压力分布以及桨叶展向扭矩分布产生明显影响,同时桨叶表面出现明显的流动分离现象。对于桨叶展向拉力分布和桨盘下方旋翼尾迹桨尖...     

一种复杂外形贴体正交网格生成方法

将翼型保角变换生成网格的方法加以推广。对二维复杂外形生成贴体正交网格，并实现了网格分布的合理控制，从而为翼身组合体及全机提供了一种Ｈ－Ｏ型网格的生成方法。     

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．     

翼面结冰对翼身组合体气动特性影响研究

飞机翼面结冰会影响气动性能,危及飞行安全.针对翼身组合体的翼面结冰问题,设计3种不同的冰型:钝头体、双角体和尖头体,对结冰前后的绕流流场及气动特性,采用数值方法进行分析研究.利用多块网格技术,结合法向外推代数方法和求解椭圆型偏微分方程方法,生成计算网格,采用中心有限体积法、LU-SGS双时间隐式推进算法,结合B-L湍流模型,运用流场分区求解技术,完成绕流流场的N-S方程数值模拟.计算与试验数据进行对比分析,说明了所采用方法的可行性和正确性,并给出了不同冰型对气动特性的影响结果.     

高速滑行艇阻力性能RANS计算中网格影响因素

为了准确预报高速滑行艇的水动力与阻力特性,本文基于RANS方法和重叠网格技术针对某50 kn高速单体滑行艇的缩比船模阻力特性开展了数值计算研究。分析了网格类型、船体边界层网格分布、船体表面网格尺度、流场背景域网格加密等网格相关因素对艇底气水混合物分布、兴波形状、船体姿态以及船体阻力预报结果的影响,并与船模阻力试验结果进行了比较。通过研究认为:开展高速滑行艇的运动与阻力性能RANS预报时,网格因素对模拟高速滑行艇边界层流动、艇体周围湍流流动和兴波特性,以及预报艇底气水分布、艇体航行姿态与阻力性能具有显著影响。     

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.     

高速集装箱平车空气动力学仿真研究

通过采用SST k-ω湍流模型对200km/h高速集装箱平车进行外流场分析,得到了集装箱平车表面压力分布、机车和集装箱受到的阻力以及车间流体速度分布,并对机车和集装箱相对高度差对列车空气阻力的影响进行了分析.研究结果表明：高速集装箱平车所受的空气阻力以压差阻力为主,并随着机车与集装箱平车相对高度的减小而增大.     

基于分块网格技术的潜艇粘性绕流场数值计算研究

文章首先建立了全附体潜艇的几何模型,基于分块网格技术耦合生成了全附体的SUBOFFAFF-8潜艇外流场高质量结构化网格,采用RANS雷诺时均方法和SST k-ω湍流模型,并基于有限体积法(FVM),对潜艇粘性绕流场进行了数值计算研究.给出了潜艇纵中剖面线上压力系数、壁面剪应力系数,指挥台围壳和上尾翼表面三个不同高度处压力系数的纵向分布,以及模型总阻力的数值计算结果;并与DTMB水池试验结果进行了对比.结果表明,文中采用的数值模拟方法精度较高,合理有效,为深入研究全附体潜艇粘性绕流场奠定了基础.     

某超临界机翼风洞模型转捩方式研究

本文介绍了风洞试验转捩技术的常规方法和应用,通过对某超临界机翼在风洞试验中自由转捩和固定转捩对阻力的影响结果,结合该机翼的压力分布云图进行了分析,提出了超临界机翼在风洞试验中模拟转捩时的方法。     

单叶片全尺寸螺旋锚桩竖向拉拔试验研究

对叶片镶嵌有微型土压力盒的自制全尺寸单叶片螺旋锚桩进行竖向拉拔试验,记录不同埋深下安装扭矩、桩身位移和叶片表面土压力随上拔荷载的变化情况。分析安装扭矩、极限抗拔承载力与埋深比三者之间的相互关系,并初步探究螺旋叶片表面的土压力分布规律。结果表明,在试验研究范围内,安装扭矩和极限承载力都随埋深比的增加呈线性增大,二者受共同因素影响,线性相关程度明显;在上拔过程中,叶片上表面土压力增量从根部到边缘呈逐渐增大趋势,下表面土压力增量则远小于上表面,且大部分区域压力基本保持不变,少数边缘区域增大;叶片上下表面土压力合力随上拔荷载的增加而增大;桩土之间摩阻力的发挥则呈抛物线形,当上拔位移达到土体破坏极限位移量时,摩阻力达到峰值,而后逐渐减小到零;可以通过叶片表面土压力的分布来计算螺旋锚桩的拉拔承载力。     

粘性流场中吊舱推进器性能的数值模拟

针对粘性流场中吊舱推进器的水动力性能问题,采用FLUENT软件进行了相关计算,计算中利用湍流模型封闭方程,采用滑移网格技术模拟螺旋桨的旋转.计算了吊舱推进器各部分的轴向力、侧向力、垂向力变化及主桨叶的受力变化,分析了偏转角和安装角对推进器性能的影响.计算结果表明,舱体和支架上的力为阻力,吊舱推进器会受到一定的侧向力和垂向力,二者大小相近,其影响不能忽略.螺旋桨尾流的影响使得桨盘面处的伴流不均匀桨叶受力产生脉动.当存在偏转角时,推力变大,轴向力变小,运行角会使推力减小,扭矩增加,效率降低.     

4种湍流模型对混流式水轮机压力脉动模拟的比较

采用RNGk-ε模型、Realizable k-ε模型、Transition SST模型和DES模型,在4种网格尺度下对模型混流式水轮机三维全流道非定常湍流进行模拟.在试验验证的基础上,分析各模型对水轮机压力脉动模拟的适应性,并进行网格无关性分析.分析结果表明:4种湍流模型都可以模拟出尾水管偏心涡带的形态,但尾水涡带在相位上不同,压力脉动的主频或振幅有差别;湍流模型与网格尺度不是单调线性关系,甚至相反;Transition SST模型比RNGk-ε模型、Realizable k-ε模型、DES模型对水轮机压力脉动模拟的适应性更好,在不同网格尺度下预测的压力脉动主频、振幅和试验结果更加吻合.     

低阻常规布局客机巡航阻力特性研究

对常规布局客机与机翼相关的减阻措施进行研究,通过减阻改善飞机性能。主要通过有层流流动机翼减小摩阻和弱激波机翼减小波阻,在机翼表面前缘维持一段层流区以减小摩阻,机翼剖面压力分布由中部顺压梯度区域向后缘逆压梯度区域和缓过渡形成弱激波减小激波阻力;机翼机身结合处加机身腹部整流增加结合处流速,减弱机翼机身结合处的附面层堆积,改善阻力性能;融合式翼梢小翼降低翼尖诱导阻力,研究小翼外形参数对降低诱导阻力、纵向力矩、偏航力矩的影响,得出降低翼尖诱导阻力效果好、力矩合适的翼梢小翼模型。由于翼身整流对机翼内翼段下表面的压力分布有显著影响,翼梢小翼会对翼尖的流动有重要影响,因此进行单方面的减阻是不可取的,需对与机翼相关的3种减阻措施进行一体化减阻设计研究,并对相应的减阻量进行评估,为常规布局类客机的减阻设计提供参考。通过对上述减阻措施的评估分析达到了减小阻力、提高常规布局客机巡航因子,改善飞机巡航性能的效果。     

应用γ-Reθ湍流模型模拟超声速进气道流动

为了准确预估转捩起始点位置,采用考虑转捩的γ-Reθ湍流模型,对锥体高超声速流场和平板激波/边界层干扰流场进行了验证,有效地预测了边界层转捩位置、激波/边界层干扰的复杂波系结构、分离流动以及气动加热现象,且比传统的湍流模型具有更高的可信度.设计了三压缩角和等熵压缩型面进气道流场,计算结果表明,等熵压缩型面设计具有较好的...     

爆炸冲击波在钢管混凝土柱表面压力分布试验研究及数值模拟

为了解决爆炸荷载下钢管混凝土柱表面冲击波压力实际分布和数值模拟存在偏差的问题,通过开展钢管混凝土柱爆炸试验,研究冲击波在钢管混凝土柱表面的压力分布,并结合试验建立爆炸荷载下钢管混凝土柱有限元模型,分析不同空气和炸药网格尺寸对冲击波传播及数值分析结果的影响.结果表明:在折合距离为1.1 m/kg1/3试验条件的爆炸荷载作用下,柱顶与柱底的约束条件良好,柱产生的变形属于弹性变形;考察冲击波对构件的损伤程度,应综合考量峰值压力与正压冲量两者的作用效应;不同空气和炸药网格尺寸对爆炸冲击波的压力峰值及压力时程曲线均有较大影响;数值模拟值与试验实测值的误差随着网格尺寸的减小而降低.综合考察数值分析结果与实测值吻合程度,最终确定:空气和炸药网格尺寸为20 mm,符合折合距离不小于1.1 m/kg1/3试验条件下的爆炸数值模拟要求.     

20°圆锥低速35°迎角下的压力分布特性

对半顶角为10°的圆锥-圆柱组合体在3.0×1.6m低速低湍流度风洞进行了圆锥表面压力分布测量.基于圆锥底面直径的雷诺数1.0×10(6),迎角35°,包含了以9°为等间隔的所有滚转角.实验结果包括9个截面周向压力,当地/总侧向力及力矩由表面压力分布积分得到.结果表明,侧向力系数随滚转角的变化曲线为近似方波,其周期和相位沿锥体轴向均相同;压力分布表明对称涡流场为绝对不稳定,不对称涡流场为双稳态;流动为非锥型流动.实验结果检验了前人的理论结果,并与现有的实验结果做了比较,结果吻合.     

TTU标模风压数值模拟的雷诺数效应

采用TTU(Texas Tech University Building Model)标准低矮建筑模型为研究对象,基于Fluent的计算流体动力软件平台,分析了网格划分、湍流模型等因素对数值模拟结果的影响,并计算了不同雷诺数下结构表面风压.分析结果表明:各种比例模型下类似网格分布中,保证模型表面y+数值的一致,网格对计算结果的影响有限;不同雷诺数条件对TTU标模屋檐处风压分布影响明显.     

对旋风机非定常湍流计算及整机压力脉动分析

利用Realizable k-ε湍流模型对某对旋风机进行了全流道非定常湍流计算,预测了前后两级叶轮附近两对动-静干涉面以及一对动-动干涉面上压力脉动的频域分布情况,分析了压力脉动沿干涉面径向的传播变化规律.分析结果表明,后级叶轮叶片对叶轮区域压力脉动的影响要远大于前级叶轮.分析结果可以作为对旋风机叶轮部分气动噪声预估的参考依据.     

对旋风机非定常湍流计算及整机压力脉动分析

利用Realizable k-ε湍流模型对某对旋风机进行了全流道非定常湍流计算,预测了前后两级叶轮附近两对动-静干涉面以及一对动-动干涉面上压力脉动的频域分布情况,分析了压力脉动沿干涉面径向的传播变化规律.分析结果表明,后级叶轮叶片对叶轮区域压力脉动的影响要远大于前级叶轮.分析结果可以作为对旋风机叶轮部分气动噪声预估的参考依据.