Navier－Stokes方程模拟湍流非对称脱体涡流动

Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程模拟湍流非对称脱体涡流动蔡晋生，罗时钧（西北工业大学）ＮＡＶＩＥＲ－ＳＴＯＫＥＳＳＯＬＵＴＩＯＮＳＦＯＲＡＳＹＭＭＥＴＲＩＣＴＵＲＢＵＬＥＮＴＶＯＲＴＩＣＡＬＦＬＯＷＳ￥ＣａｉＪｉｎｓｈｅｎｇ；ＬｕｏＳｈｉｊｕｎ（Ｎｏｒ...     

二维对称结构纳秒脉冲介质阻挡放电数值模拟

为具体分析放电过程中电场强度、电子密度、平均电子能量及鞘层的变化规律,通过简化化学反应动力学模型以及采用全时域漂移-扩散模型方程,对N2-O2混合气体的二维平行电极纳秒脉冲介质阻挡等离子体放电的发展演化过程进行数值模拟。计算结果发现:放电从电极处开始发展形成约化场强约为5×10-19 V?m2的强电场,高电压电极附近形成0.2 mm的鞘层区域,鞘层边缘存在数密度为1.6×1019 m-3的薄电子层,且其边缘分层结构与低气压辉光放电鞘层分层结构一致;电子沉积在介质表面,等离子体从强电场中获得的能量使得其在脉冲结束后的余辉过程中继续维持,进而有效地将能量耦合给等离子体。数值模拟结果表明,提出的简化化学反应动力学模型能够有效地模拟复杂的介质阻挡纳秒脉冲放电的物理过程及其各个物理参数的变化规律。     

用快速多极方法预测圆柱绕流的气动噪声

采用声模拟理论预测气动噪声时需要大量的计算时间,快速多极方法将传统点对点计算转变为点集之间的相互作用,可以有效加速计算。基于二维自由空间格林函数的分波展开方式,推导了FW-H方程应用快速多极变换后的积分核函数与计算公式。计算了低马赫数圆柱绕流的非定常流场;并由此预测了气动声源。随后,分别采用传统方法和快速多极方法计算其声场分布。结果表明,基于分波展开方式的快速多极方法能准确计算圆柱绕流气动噪声,在频率较低时能大幅减少声场计算时间,且观测点数越多,加速效果越明显。     

大迎角脱体涡流场的螺旋性密度

采用拟压缩性方法数值求解不可压缩的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程。提出一种当地时间步长，加快Ｂｅａｍ－Ｗａｒｍｉｎｇ近似因式分解方法的收敛速度。通过在正切拱型旋成柱体的头部施加微小的射流扰动，使得大迎角流场的计算得到与实验结果相符的非对称脱体涡。在流场中引入螺旋性密度的概念，图形描述脱体涡流场中的涡分布。     

三维实时真实感动画技术在飞行器视景仿真中的应用

当今可视化仿真技术已人们的广泛重视，尤其是用三维模型的实时动态显示技术来仿真过程和仿真结果，更有重要意义，为把三维实时真实感动画技术有竽火箭发射全过程和机场交通管制等飞行过程的模拟显示中，介绍了一种在ＳＧＩ工作站开发的飞行器视景仿真软件系统，并论述了该系统的开发环境、功能与编程实现以及主要技术处理方法。     

流动分离与涡结构显示的激光诱导荧光水洞实验技术

开展激光诱导荧光水洞实验技术研究的目的是为流动分离与涡结构显示提供实用、直观、有效的观测手段。本项工作在1 m1 m水洞配置的连续片光设备基础上,针对532 nm波长激光光源特性,依据光学参数匹配原则选择了罗丹明B作为染色剂与荧光剂,围绕染色剂与荧光剂的配置方法,连续激光器的激光强度、试验段流速、染色线出孔压力之间的匹配关系,照相、摄像视场与流动结构对比度匹配关系等问题,建立了激光诱导荧光实验系统,对圆柱绕流及尾流结构、运输机全机模型的机翼绕流与尾流结构、运输机尾舱门周围流场旋涡结构开展了实验研究。典型的流动分离与涡结构显示结果表明:激光诱导荧光技术具备从边界层结构到空间分离以及尾流特性等全覆盖的流场结构显示能力,值得推广应用。     

红外成像与Michel模型在旋翼翼型转捩特性中的应用

旋翼翼型设计是直升机旋翼设计的基础,准确计算翼型气动特性是设计工程实用翼型的关键。在翼型的气动特性设计过程中,使用红外成像非接触测量转捩实验技术在大型?3.2 m低速风洞中测试了OA309旋翼翼型的自由转捩位置,采用Michel模型计算了自由转捩位置以及自由转捩对气动力的影响。通过OA309旋翼翼型的计算与实验结果对比可以看出,计算捕捉到的转捩位置与实验结果基本一致。红外成像非接触测量转捩技术与Michel模型的联合应用提高了旋翼翼型的阻力计算精度,为翼型多目标设计奠定了基础。     

气动噪声预测中非紧致格林函数的数值计算方法

采用声模拟理论预测非紧致结构与非定常流动相互作用诱发的气动噪声时,为考虑边界对声场的散射影响,需要应用非紧致格林函数。为此,发展了一种基于边界元思想的非紧致格林函数数值计算方法,该方法适用于任意外形结构,能直接计算非紧致格林函数及其偏导数。以二维圆柱边界为算例,采用理论解析方法推导了非紧致格林函数及其偏导数的正确表达式,并将数值计算方法结果与理论解析方法结果相比较,验证了数值方法的正确性。     

拟压缩性方法求解三维定常不可压缩Navier－Stokes方程

应用在连续性方程中增加压力对时间导数项的拟压缩性方法，数值求解三维定常不可压缩Ｎａｖｉｅｒ—Ｓｔｏｋｅｓ方程。提供了一种新的当地时间步长，大大加快了Ｂｅａｍ－Ｗａｒｍｉｎｇ近似因式分解格式的收敛速度。选用修正的Ｂａｌｄｗｉｎ—Ｌｏｍａｘ代数湍流模型，计算绕尖头旋成柱体的大迎角脱体涡流动，得到与实验相符的结果。     

拟压缩性方法求解三维定常不可压缩Navier—Stokes方程

应用在连续性方程中增加压力对时间导数项的拟压缩性方法，数值求解三维定常不可压缩Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程。提供了一种新的当地时间步长，大大加快了Ｂｅａｍ－Ｗａｒｍｉｎｇ近似因式分解格式的收敛速度。选用修正的Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ代数湍流模型，计算绕尖旋成柱体的大迎角脱体涡流动，得到与实验相符的结果。