基于影响函数控制的结构动网格生成方法

在静态结构网格的基础上,根据流场边界的运动提出了一种新的结构网格变形技术.通过影响函数的作用,将运动边界的信息向周围的网格传递,流场中的网格节点通过影响函数获取移动变形信息,构建出新的网格.相对于弹性网格变形方法,影响函数控制方法具有更强的网格变形能力和更好的网格质量.该方法能够满足生成贴体的粘性动网格,适用于Navier-Stokes方程.耦合Navier-Stokes方程与强迫运动方程,数值模拟了NACA0012翼型做强迫俯仰振荡(AGARD-CT1)的粘性动态流场.计算结果与试验值的对比,表明了该方法的有效性.     

结合CFD技术的跨音速动导数计算方法研究

在非结构化动态网格技术基础上,采用二阶精度的中心有限体积法和全隐式双时间推进方法进行非定常欧拉方程求解.通过建立动导数计算模型,发展结合CFD的飞行器跨音速动导数计算方法.通过三维跨音速非定常欧拉方程的求解,数值模拟了国外动导数计算标模Finner导弹的跨音速非定常绕流问题,进而计算了Finner导弹的跨音速纵向组合动导数,计算结果和文献中的风洞实验结果吻合较好,体现了方法的正确性.     

飞行器组合及单独动导数数值求解方法研究

基于CFD方法,对于飞行器的动导数精细单独求解方法进行了研究。以纵向为例,使用基于刚性动网格技术的小幅度强迫俯仰振荡方法来辨识纵向的组合动导数,进一步使用小幅度升沉振动法求解时差动导数以及采用圆环域入口附加线性变化速度的方式来模拟定常拉升运动求解阻尼导数2种方法实现动导数的分开单独求解。对国际动导数标准模型Finner导弹进行了计算验证,纵向力矩系数组合动导数以及各单项动导数值与风洞试验以及文献结果吻合较好,使用通过准定常拉升运动求解阻尼导数实现动导数分开求解的方法具有耗时少、精度高的特点,这些方法都能够推广到横航向,实现各个方向的动导数精细单独模拟,为飞行器动态气动设计提供依据。     

振荡翼捕获能量系统的流体动力性能

采用Fluent求解绕二维振荡翼层流流场的非定常、不可压缩Navier-Stokes方程,将域动网格策略用在滑移交界面内流体域,使之与翼一起运动,该方法可保证核心区域网格质量。研究了Re=1100、θ0=76.33°、y0=5、k=0.88时,俯仰轴位置对NACA0015振荡翼气动特性和能量捕获性能的影响,以及升沉--俯仰相位差和俯仰轴位置对系统的耦合影响。结果表明,俯仰轴位置会影响振荡翼的升力特性、俯仰力矩特性及能量捕获性能,当系统因俯仰轴位置偏离平均压力中心而造成能量捕获性能下降时,改变升沉--俯仰相位差可改善系统的能量捕获性能。     

双水翼耦合振荡捕获潮流能系统2维数值模拟

提出了一种双水翼耦合振荡捕获潮流能的系统,该系统在河床及浅海具有良好的适应性。建立了相应系统的数学模型及网格模型,将域动网格策略用在滑移交界面内部流体域,利用Fluent求解绕2维双振荡翼流动的数值模型。研究了折算频率、俯仰振幅及雷诺数对NACA0015型双水翼水动力特性及捕获潮流能性能的影响,以及在不同运动参数下水翼的升阻力、俯仰力矩、功率系数的变化规律。结果表明,振荡水翼的折算频率、俯仰振幅和雷诺数会影响水翼边界层的分离及周围漩涡的产生和脱落,继而影响振荡翼的升阻力特性和俯仰力矩特性。折算频率与俯仰振幅对振荡水翼系统的捕能效果有较大影响。当水翼的振荡频率为0.28、俯仰振幅为75°、雷诺数为5×10⁵时双水翼耦合振荡捕获潮流能系统的水动力和捕能性能较好,捕能效率可达40%。     

利用傅立叶方法求解振荡叶栅非定常流

基于叶片振荡诱导的非定常流具有时间周期性的特点,振荡叶栅非定常流可以用傅立叶级数来表达,继而,时域非定常欧拉方程则可以转化为频域定常傅立叶系数方程.定常傅立叶系数方程的求解采用了伪时间推进方法,同时采用本地时间步长和多重网格加速技术.文中傅立叶级数采用了一阶形式,求解系数方程所需的计算机时约为定常方程求解时的3～4倍,计算效率高.最后,文中对一个三维涡轮振荡叶栅进行了模拟,并与实验结果进行了对比.     

基于CFD的调距桨调距过程桨叶水动力性能研究

为了给调距机构的设计提供参考依据,该文采用数值方法对调距过程桨叶的水动力性能进行了研究.比较了调距桨调距过程与定螺距流场数值模拟方法的差异,运用计算流体力学中的动网格技术数值模拟了调距桨调距过程的流场.为了满足动网格的要求和保证网格更新过程中桨叶附近高的网格质量,对计算区域作了特殊处理.进行调距过程数值计算之前,用敞水试验数据验证了3种定螺距情况下数值计算结果.调距过程数值计算通过自定义函数控制桨叶的运动规律.计算结果表明,正常调距过程桨叶水动力性能与定螺距情况相差较小,该结论与理论分析结果一致.     

基于非结构嵌套网格的旋翼-机身干扰流场数值模拟

文章基于非结构动态嵌套网格对直升机旋翼/机身干扰非定常流场进行了数值模拟研究。流场区域被分为2个相互嵌套的子域,即运动区和静止区。运动区包含桨叶,并且随着桨叶一起旋转,静止区包含机身,通过重叠区域传递流场信息。采用非定常Euler方程和双时间推进方法模拟了美国佐治亚理工学院旋翼/机身干扰实验外形非定常流场,并将计算结果与实验值以及文献的计算值进行了对比分析,吻合较好,得出了旋翼机身干扰的一些规律。     

高阶间断Galerkin方法求解三维欧拉方程的研究

在三维非结构网格上,对高阶间断Galerkin方法求解定常三维欧拉方程进行研究.文中使用Roe格式通量函数计算网格单元边界上的数值通量;时间方向采用显式Runge-Kutta方法推进;并引入激波探测器和斜率限制器技术,成功地抑制流场解在间断处的数值振荡.对M6机翼跨音速无粘流场进行数值模拟,结果表明:计算结果和实验值吻...     

潜体水动力导数的CFD计算方法研究

操纵性是现代潜艇最重要的总体性能之一.研究潜艇的操纵性,需要对潜艇的操纵运动进行预报,因此求得所有的水动力导数值成为操纵性理论分析的前提.利用CFD技术和动网格技术数值模拟小振幅平面运动机构试验,求解了椭球体的水动力导数,并将加速度系数与理论值相比较.流场的求解基于RANS方程和RNGkEpsilon湍流模型,动网格的处理采用Hrvoje Jasak和Zeljko Tukovic的方法,压力和速度的耦合采用PIMPLE方法解耦.流场的控制方程采用有限体积法离散且分离式求解,网格运动的控制方程采用有限元方法离散,网格的分裂采用体和面同时分裂法.结果表明该方法是可行的,从而为潜艇操纵性的理论预报做出一些有益的探讨.