不同湍流模型在射流推力矢量喷管数值模拟中的比较分析研究

利用数值模拟手段,分别求解以SA、SST k-ω、EASM k-ω或k-ζ湍流模型封闭的RANS方程,针对激波控制射流推力矢量喷管展开研究,在多个主喷流压比NPR(4.6,7.0,8.78,10.0)和次主流压比SPR(0.7,1.0)下,系统考察了四种不同湍流模型对射流推力矢量喷管性能参数及主喷管内壁面压力分布的预测能力,探讨了激波控制产生推力矢量随不同参数的变化规律。并基于数值分析,定量给出了二次射流所带来的主喷管性能损失。数值计算结果表明,四种湍流模型都能比较准确预测出射流推力矢量喷管的性能参数,在激波捕捉和压力预测方面,相对而言SST k-ω模型最为准确。     

轴对称矢量喷管数值模拟及数学模型研究

应用数值模拟方法对轴对称推力矢量喷管的内流场性能进行了研究，采用Jameson提出的有限体积法计算了矢量喷管的内部流场和性能参数，分析了性能参数及其相关参数之间的关系，从而建立了轴对称推力矢量喷管的数学模型。     

基于双级二次流射流的流体推力矢量偏转控制

为了在单级射流流体推力矢量控制基础上获得更大的流体矢量偏转角,提出一种基于双级二次流射流的流体式推力矢量喷管,利用双级二次流造成的压强差使主流在第一次偏转的基础上再次发生偏转。采用CFD仿真确定模型二次流管道开口大小及入射角度,通过仿真、烟流显示及测压实验分析单级二次流射流、双级二次流射流控制状态下主流矢量偏转对应的流动控制机制,并通过后期处理得到流动控制规律。结果表明：通过双级二次流作用可以使主流产生两次偏转,从而显著增大主流矢量偏转角度;当两级二次流控制缝输出流量与主流体积流量比均为0.021时,可以获得12.5°的最大向上主流矢量偏转角。

     

环形射流泵性能参数的数值模拟

基于Fluent软件,采用标准湍流模型在其它泵体参数选用经验值的情况下,对不同面积比的环形射流泵内部流场进行了数值模拟,计算得出2种入射角度下射流泵的性能参数,分析了不同面积比对射流泵最大效率的影响.结果表明:当面积比为1/3时,射流泵效率最高.以最高效率下降3%为原则,得出最优面积比的范围为0.3～0.35之间.     

轴对称矢量喷管气动矢量角和流量系数计算方法研究

为定量分析推力矢量对发动机性能的影响,文章基于复杂的三平面几何关联关系建立了轴对称矢量喷管几何矢量角对气动矢量角、流量系数影响的数学模型.通过对比实验结果和用基于CFD方法的数学模型计算的结果,研究了此方法的适用性及它的实用价值.结果表明此模型适用于大多数喷管,并具有较高的计算精度.     

多分力矢量喷管试验台的开发设计和研究

为满足现代航空工业的需要,研究了一种发动机喷管试验台的设计问题,试验台使用六分量测力天平来测定矢量喷管的推力性能,并采用地轴单元校的方法计算天平的工作公式,此天平系统结构简单,使用灵活,本文研究可用于飞机发动机推力转向的矢量喷管试验台的可行性设计方案。     

喷射流场及其辐射声场数值模拟

为研究喷管结构对射流噪声的影响,采用大涡模拟对不同截面形状喷口形成的非定常湍射流场进行了数值模拟.在流场计算的基础上,结合Ffowcs Williams-Hawkings积分方程对远场声场进行了计算,得到不同喷管结构对应的湍射流场的流动结构及其辐射噪声的频谱特性.计算结果表明,椭圆形截面喷管的出口附近存在大量的旋涡结构,增大了射流边界层处的气流掺混,从而降低了射流核心区的长度,有效抑制了喷射噪声,在5种不同结构的喷管中,椭圆形截面的喷管对应的辐射声压最低,而矩形喷管对应的辐射声压最高;在射流方向的30°～75°扇形区域内,辐射声信号最强且存在明显的指向性.     

飞翼布局矢量推力无人机容错控制研究

飞翼布局无人机利用多组气动舵面产生所需要的控制力和力矩,属于典型的过驱动系统;多组操纵舵面赋予其较高冗余配置的同时也使舵面故障率成倍增加。对横航向静不稳定的飞翼无人机而言,操纵面故障带来的力矩失衡会严重影响飞行安全,故以升降、方向舵损伤故障为例,提出一种气动为主,矢量推力为辅的控制分配方法;利用二元矢量偏转机构产生矢量推力,补偿损伤执行机构舵效,释放舵面控制裕度,恢复飞机操纵性;在气动舵面损伤的故障下,实现无人机的稳定控制。     

淹没状态下磨料射流破煤岩数值模拟仿真研究

基于ANSYSLS-DYNA软件,建立了淹没状态下磨料射流破煤岩靶体的仿真模型。并通过正交实验法得出了射流参数对破碎效率的影响程度,同时还利用单因素法分析了不同射流参数对破岩效率的影响。结果表明,随着射流直径的增大,冲蚀深度随之递减,冲蚀孔径随之增加;考虑破碎效率和经济效益,磨料射流破煤岩最佳射流速度在300 ms左右;磨料体积的最佳浓度在6%左右。     

倾斜入射的横向紊动射流温度场的数值模拟

基于控制容积法,采用Realizablek-ε湍流模型对135°倾斜入射的横向紊流射流流场下游的流动和传热特性进行了数值模拟。通过比较和分析不同吹风比对横向紊动射流温度场的影响,结果表明:随着吹风比的减小,射流对主流温度场的影响范围沿垂直方向和沿横向减小;低速度比时,射流对近下游区壁面附近的温度场的影响较大,但对远下游区的影响并不好于较高吹风比的情况;在不同的吹风比时,近下游区受到射流的影响都是最大的,且射流在近下游区域的流动发生了分叉现象。     

汽车废热发电系统中喷管的流速场数值模拟

采用有限元法通过控制容积方程对三种渐缩型喷管(锥型喷管、整流型喷管、变截面型喷管)中流体流动进行数值模拟.计算结果表明:在相同工况下,当λ=b/a=0.16时,锥型喷管出口流速最大,回流最小.计算结果表明,对废热发电系统中汽轮机喷管,特别是有机工质低沸点朗肯双循环系统所用的汽轮机喷管的设计有参考价值.     

恒压下树脂在双尺度多孔介质中的流动模拟

液体复合材料成型（LCM）工艺过程中存在半饱和区域现象,通过控制体有限元法来模拟恒压下树脂在双尺度多孔介质中的流动特征。从模拟得到：树脂在双尺度多孔介质中的流动过程中,不同时段有不同的流动特征;在半饱和流动前沿处,压力梯度产生明显的变化;在不同的压力下,流动前沿达到同一处时压力分布的规律。