皮卡车三维外流场数值研究

由于外形的差异,皮卡车外流场势必区别于普通轿车外流场,有必要加以研究.为了揭示皮卡车外流场的特点,基于流体力学软件-Fluent,同时采用两种湍流模型(RSM和标准K-e),在25m/s风速下,对全尺寸皮卡车模型进行了三维稳态数值模拟.通过比较两种模型的计算结果,得出了皮卡车外流场的特点:在车体后厢内存在一个大涡,宏观表现为皮卡车的Cd值高于普通轿车;同时也表明,在描述流场的分离特性时,RSM模型优于标准K-e模型.并通过与已发表的实验类文献流场结构及数据的比较,验证了该数值计算的有效性和可靠性.     

压气机三维流场数值仿真及湍流模型研究

本文利用商用CFD软件对压气机转子通流部分建立了一个三维的数值模拟计算平台.对NASA Rotor 37跨音速压气机转子全工况特性进行了计算,与NASA Rotor37的实验结果对比表明,本文的网格生成技术和数值模拟方法都是比较成功的,满足一定的数值求解精度,具有工程技术应用价值.在湍流模型方面引入Baldwin-Lonax(B-L)湍流模型和Spalart-All-maras(S-A)湍流模型,并对模拟结果进行了分析对比研究.对跨音速压气机转子内流场的数值模拟结果表明:S-A湍流模型对跨音速压气机转子的模拟能力优于B-L湍流模型.     

一种典型翼型在湍流模型中的数值仿真分析

目前飞行器的气动设计主要以风洞实验和数值计算为主要手段.但是风洞实验的周期长、成本高.为提高设计性能,提出选取计算流体力学作为研究方法,并通过选用SST、k-ω和k-ε湍流模型对典型RAE2822翼型进行数值仿真,与风洞实验结果用图和表的形式进行比较,并分析仿真结果,对数值计算方法进行精度确认.结果表明所采用的计算流体力学在SST湍流模型的计算精度高,且满足计算要求,可以进一步为飞行器气动数值计算分析提供可靠的方法基础,进而为飞行器的设计工作打下了基础.     

膏体推进剂变截面管道流动的数值仿真

应用Ostwald幂律本构关系.分析了膏体推进剂在收缩管道内的稳态流动特性,获得了管内的流速、压力的分布.以收缩角θ(半锥角)为对象.研究了收缩角对流场的影响,得到了单位长度管道压力差与收缩角的关系.根据仿真结果发现,收缩角对压力分布影响较大,在管道渐变处,收缩角越大,压力分布越复杂.而收缩角对流场速度分布影响不大.收缩角对输送能量损耗影响很小,在设计膏体推进剂输送功率时可以忽略这一参数,将收缩过渡段当成细管道计算,处理是安全的.为了避免膏体推进剂流动时产生"死区",应该采用小收缩角管道.     

一种热气防冰系统的数值仿真

飞机在飞行过程中,结冰问题,会增加重量,影响稳定性.为了防冰,用2D翼型热气防冰系统,采用热气流方法并优化控制防冰腔结构,并进行了数值仿真,得到了防冰系统热力学数值仿真计算结果.计算采用计算流体力学CFD软件FLUENT,根据欧拉模型及用户自定义函数UDF,得到了局部水收集系数、翼型防冰热载荷和表面溢流水量.将外部热载荷与防冰腔内部热气流动与传热耦合计算,实现防冰腔内外表面的热交换仿真,计算出防冰腔内喷口射流以及表面换热量,保证表面温度在允许范围内达到防冰热气流量.结果表明了仿真方法在防冰系统设计研究中的可行性.     

考虑人体散热的轿车座舱内流场数值仿真研究

研究提高轿车热舒适性,汽车座舱空气的对流和人员体温,都会影响舒适度,有必要在开发前期,用数值方法对轿车座舱内流场进行仿真.根据雷诺平均的方法,应用RNGc-E湍流模型,为了控制舱内舒适性能,采用分区域划分网格的方法,对座舱内空气三维流场和温度场进行了数值仿真研究.引入人体模型,考虑车内人体散热对座舱内环境的影响,建立了轿车座舱舒适性研究的模型.给出了座舱内不同位置的速度分布和温度云图,分析了空调给风角度、空调给风口位置以及空调回风口位置对座舱内气流组织及温度场的影响.结果表明,采用前-中给风的给风口布置和后回风形式以及上攻角的给风口设计,均可以提高轿车座舱内乘员的热舒适性.     

多管束管柱式气液旋流分离器的数值仿真

研究一种多管束管柱式气液旋流分离器的设计,并对性能进行研究.根据流体力学方法,采用雷诺应力输运模型(RSM)和大涡仿真相结合的方式进行数值仿真,得到不同进口速度工况下分离效率的变化情况和湍流流动情况.结果显示:流体总流量一定时,分离效率与各个管进口的流量分配有关,处理量与竖直管的数目有关.分离效率在仿真中给定的速度工况条件下可调范围在44.93％-87.12％,证明三根管气液旋流分离器的处理能力是一根管的3倍,大大增强了分离效率.     

基于MATLAB的三维海浪模型数值仿真

海洋工程领域中的浮式结构物设计,需要精确计算海浪载荷,保证满足稳定性和安全性。该文利用MATLAB对Longuet-Higgins长峰波海浪模型和三维不规则短峰波随机海浪模型进行了仿真研究。结果表明,利用海浪谱来模拟三维随机海浪能够得到比较精确的海浪波面图和波高值,进一步根据流体的势流理论就可以分析计算出该结构物受到的海浪载荷,为校验结构物的结构强度提供了必要的基础。     

大型车辆发动机冷却风扇流场的数值仿真方法

给出了发动机冷却风扇的数值仿真的建模方法和求解技术。以大型车辆发动机冷却风扇为研究对象,采用分区域划分网格的方法,运用滑移网格技术,对大型车辆冷却风扇三维流场进行了数值模拟和气动性能、气动噪声的研究。流场稳态模拟采用了基于雷诺平均的RNGκ-ε湍流模型,流场瞬态模拟采用了大涡模拟方法。给出了风扇流场的压力分析和速度分析,讨论了对风扇流量和气动噪声的影响因素。     

可视化技术在发动机三维流动数值计算中的应用研究

基于MS Windows平台，应用面向对象技术，采用VisualC＋＋6．0编程，调用OpenGL图形库，我们对Marching Cubes经典算法进行了改进，实现了等值面及其体绘制、云图和流线的生成，开发了一个发动机三维瞬态数值模拟计算流场可视化系统。     

并行计算在弧形翼弹数值仿真中的应用

在以MPICH技术构建的局域网集群系统下,利用并行计算程序进行了超声速弧形翼-身组合体的三维绕流流场数值仿真,得到了弧形翼射弹的流场信息;并且通过对不同数量网格在集群不同结点数目下的计算结果进行分析比较,得出了加速比和并行效率随结点数目变化的规律,发现大规模网格在加速比和并行效率方面性能优越,更适合集群系统的并行计算,同时验证了此集群系统在数值仿真应用中的有效性和优越性,为进行大规模科学工程计算提供了技术支持.     

微型直接甲醇燃料电池三维性能数值仿真

采用CFD软件对微型甲醇燃料电池(Micro Direct Methnol Fuel Cells,μDMFC)进行模型的建立和性能仿真,并比较了不同的流场结构设计对电池性能的影响.结果表明,蛇形流场结构比较点型和平行流场结构具有更好的电池性能,且由于甲醇的渗透,甲醇浓度增加时,会引起电流密度的有所下降.     

四气门柴油机进气过程三维数值模拟

为减少柴油机的污染物排放、降低油耗和燃烧噪音,通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟,对车用电控四气门柴油机进气系统进行不同气门升程下气流稳态流动的数值研究,揭示四气门柴油机的进气流动特点以及气门开度对缸内涡流形成的影响和变化规律.仿真结果为电控四气门柴油机的气道设计、喷雾与燃烧的组织与优化提供理论依据.     

旋翼翼型动态失速特性的数值仿真研究

旋翼翼型动态失速具有很强的非定常性与非线性,为研究动态失速发生时的气动和流场特性,基于CFD软件FLU-ENT,采用单方程S-A湍流模型,对NACA0012翼型的动态失速特性进行数值仿真。仿真结果显示,轻失速是后缘分离,旋涡影响范围小;深失速则形成了很强的前缘分离涡,结构复杂,影响范围大。参数研究显示,较大的湍流强度能减缓动态失速的发生,并且动态失速状态下的分离涡影响范围较小。通过与实验的对比证明,用S-A湍流模型的方法可以较好地仿真动态失速过程中旋涡的形成与发展过程。     

基于N-S方程的真实感流体仿真

本文以耐维-斯托克斯(Navier-Stokes)方程这一计算流体力学领域的经典方程为基础,通过对其进行离散化求解,实现对二维及三维流体的真实感实时仿真.这种基于物理的模型能够更真实的反映流体的细节信息,并且可以方便的实现流体与固体的实时交互以及其它一些复杂场景的仿真.这里进一步引入了多种技术来解决求解过程中出现的数值离散问题.     

基于动网格的NACA0012翼型动态失速仿真计算

针对翼型动态失速问题,利用动网格技术的数值计算方法,采用转捩修正的SST k-ω湍流模型对NACA0012翼型进行仿真模拟及数值计算,得到翼型升阻力系数随迎角的变化规律以及翼型表面的压力和速度云图。研究表明,动网格技术和所选湍流模型能较好地捕捉翼型动态失速过程中涡流的形成、发展、脱落和再附着的过程,对翼型动态失速的研究提供一定的参考作用,也为民航训练动态失速项目的研究奠定基础。     

压力平衡口对开口式汽车模型风洞驻室流场影响的数值仿真

为尽可能真实地建立汽车测试环境,对开口式汽车模型风洞驻室试验段流场品质进行数值仿真,研究在开设压力平衡口前后的流场品质,并对不同面积和形式的压力平衡口工况进行数值仿真,得到不同试验段内流场品质的计算结果.通过比较分析得出结论:有压力平衡口时,特别是压力平衡口的面积为140 m×140 m时,汽车模型风洞驻室试验段最有利于汽车性能测试.     

二相湍流爆轰流场的数值仿真

研究脉冲轰发动机效率优化设计问题,由于湍流对两相爆轰流场有较大影响,要求明确两相爆轰流场的特点.为了进一步明确上述问题,提出建立轴对称两相爆轰低雷诺数湍流模型,应用求解元与守恒元方法(简称CE/SE方法)进行数值仿真.仿真结果表明,湍动能随着爆轰波的传播而前进,且湍动能值在管子的中心部位较大.明确气相轴向速度在爆轰波阵面上比径向速度大的特点.仿真也为爆轰湍流流场效能的认识和提高脉冲发动机效能的设计提供了理论指导.     

基于VC++的航空发动机数值仿真平台

为实现数字电子调节器研制过程中的半物理仿真,以发动机为建模对象,根据发动机的气动布局、各部件几何参数及由试验得到的部件特性,对每个部件建立了集总参数的气动热力学模型,并用VC++语言实现。在建类时,充分考虑了各部件之间的独立性,及流入/流出部件的热力学、气动力学等参数的相关性,确保部件模型既能真实反映发动机部件的工作状况,又能有效地连接起来,得到可应用于发动机过渡态过程计算的整机模型。建立了用户友好的操作界面,计算结果表明该平台有很高的效率和精度。