结构网格在数值仿真中的应用

本文主要讨论FLUENT软件在数值仿真中网格类型和计算模型对仿真结果的影响，在分析湍流模型对计算网格要求的基础上．提出数值仿真计算中结构网格划分技巧。并且通过实例对此方法进行了具体说明。     

超声速流中湍流模型性能的数值研究

针对三种二维后向台阶构型,对工程上常用的湍流模型在超声速流中对台阶后回流区分布、温度、速度、压力分布及重附距离的影响进行了研究。研究表明:对于捕获台阶后次级回流区,k-ωStandard、k-ωSST、RSM和SA四种湍流模型的性能较好。使用k-kl-ω湍流模型有利于较准确的模拟温度分布。使用RSM模型有利于较准确的模拟速度分布。k-ωStandard、k-ωSST对唇口激波的捕获能力较强。对于压力分布的模拟,k-ωStandard,k-ωSST,SST-4eqn和RSM性能较好,k-ω家族性能较差。k-ωSST和k-ωRNG对重附点的捕获能力较强。k-ωSST在回流区分布、温度分布、速度分布、壁面压力、重附点捕获方面均表现了良好的性能。     

弹箭外部绕流数值仿真中网格的选择

讨论了结构网格和非结构网格在弹箭外流场数值仿真中的特点,提出了弹箭外部绕流数值仿真中选择网格的三点原则。以某火箭弹外部绕流数值仿真为例。对比了采用结构网格和非结构网格进行仿真时的内存占有量、CPU时间以及计算精度,其结果分析对弹箭外部绕流数值仿真中网格的选择具有一定的指导意义。     

基于FVM法的门桥湍流模型近场流动数值分析

针对门桥拖曳状态下近场流动分析计算困难的问题,采用有限体积法（finite volume method,FVM）建立有限元模型,对门桥在不同航速、拖曳方向等状况下引入RNGk-ε二方程湍流模型进行数值计算与分析,得到了各种因素的影响规律。将数值结果与水池拖曳试验得到的数据进行对比分析,计算值与试验值吻合良好,可为门桥近场流动数值分析提供有效手段。     

基于不同湍流模型的水下航行体圆柱结构流动特性数值模拟

为提高水下航行体的隐身性能,探究不同湍流模型对水下航行体圆柱结构水动力数值模拟的影响。基于OpenFOAM开源计算流体力学工具包,进行水下航行体圆柱结构的数值模拟。开发3种混合湍流模型嵌入OpenFOAM工具包,3种模型分别为尺度自适应模拟方法、部分平均N-S方程方法和改进的延迟分离涡方法。基于开发的3种模型进行数值计算仿真,得到水下航行体典型圆柱结构的绕流场分布以及受力特征。研究结果表明：湍流模型的选取对于水下航行体水动力模拟有着显著影响,所得结果对后续探究水下航行体辐射噪声的研究具有指导意义。     

S-A湍流模型在N-S方程求解中的应用研究

文中将原始的Spalart-Allmaras (S-A)湍流模型方程推导为守恒形式,并应用此湍流模型对二维RAE2822翼型和三维ONERA M6机翼粘性流场进行了数值模拟.计算结果与国外的实验结果进行了对比,表明文中的数值模拟方法具有较高的精度及良好的适应性.     

导弹水下垂直发射过程数值仿真分析

潜载导弹发射时处于深水环境,导弹运动过程中所承受的载荷及发射装置承受的载荷等都与陆基发射有很大差别。利用Fluent动网格技术结合多相流模型对发射时导弹筒内运动过程的非定常流场进行仿真,重点分析不同发射水深、不同内外筒排导间隙情况下导弹出筒速度以及弹体、发射筒受力等。     

火箭弹起始扰动数值仿真研究

建立了火箭弹起始扰动发射动力学模型，进行了数值仿真，分析了火箭发射过程中火箭弹缺陷，发射装置振动，弹管间隙等因素对起扰动的影响并提出了其定量关系。     

导弹大攻角绕流数值模拟中湍流模型确认研究

通过数值求解雷诺平均N-S方程,采用S-A,SST和w＆J CC EARSM Hellstenk-ω三种湍流模型模拟了十字翼导弹在超声速大攻角下的流场。轴向及纵向站位的物面压力分布和实验数据的对比表明：湍流模型对物面压力分布影响较大,靠近壁面的二次分离涡的模拟精度和湍流模型密切相关。不同站位截面分离流线表明,空间主体涡结构受湍流模型影响不明显。     

气缸盖冷却水腔内湍流模型

以某柴油机气缸盖冷却水腔为原型,采用计算流体动力学（CFD）方法对其进行了三维流动数值模拟与激光多普勒（LDV）测量试验研究,并将试验与计算结果进行了对比。结果表明：选择是否正确的湍流模型是计算结果准确与否的关键;利用标准k-ε模型加标准壁面函数法所得的CFD模拟结果与LDV试验值相比,4个点的误差均在-7.5%～3.2%,在工程可接受范围之内,因此,从数值模拟所采用的13种湍流模型来看,标准k-ε模型加标准壁面函数法不失为一种可行的湍流模型组合。     

单面膨胀高超音速尾喷管内流场的数值模拟

针对设计的高超音速动力系统用单斜面膨胀喷管流动特点，采用三维质量平均Navier-Stokes方程，空间三阶精度高分辨率NND差分格式及可实现（Realizable）κ-ε湍流模型．对所设计的Ⅰ型和Ⅱ型喷管内流场进行了数值模拟，获得了喷管的流场参数分布。计算结果表明：喷管扩散段长度及出口斜切角变化对喷管出口流场会产生影响，Ⅱ型喷管的设计较为合理。     

CFD技术在喷水推进泵级内部流动计算中的应用

应用自编程序和NUMECA商业软件两种方法计算了斜流式喷水推进器泵级内部的三维紊流流场,对比分析了分别用两种计算方法得到的喷水推进器泵内部流场的压力、速度分布,讨论了喷水推进器泵内流动的漩涡现象.     

基于流动与化学反应耦合的镁/聚四氟乙烯烟火剂二维燃烧模型及数值计算

针对镁/聚四氟乙烯(MT)烟火剂燃烧过程中湍流对燃烧的影响关系,建立流动与化学反应相耦合的二维计算流体力学模型,模拟不同质量比MT烟火剂稳态燃烧过程,获得了燃烧场温度、组分分布特性,并将计算结果与文献\[10,16,18\]值进行对比。对比结果表明：燃烧场温度上升段大约20 mm, 这与文献\[10\]实验值吻合较好,且温升段距离与反应机理C₂F₄+M2CF₂+M区域位置相对应;当量质量比为33/67的MT火焰温度最高,与热力计算结果相一致,随着质量比的增加,存在不完全反应;燃料Mg的消耗主要通过与CF₂的氧化反应,Mg与F的反应过程不能忽略,且随着质量比的增大,燃烧产物MgF的比例减少。     

高超音速动カ系统用单斜面膨胀喷管内流场的数值模拟

针对设计的高超音速动力系统用单斜面膨胀喷管流动特点，采用三维质量平均Navier-Stokes方程，空间三阶精度高分辨率NND差分格式及可实现k一ε湍流模型，对喷管内流场进行了数值模拟，获得了喷管的流场参数分布。计算结果表明：喷管扩散段长度及出口斜切角变化对喷管出口流场会产生影响；Ⅱ型喷管的设计较为合理。     

一种两相流点火模型及数值模拟

底排点火具对底排药剂点火的不一致性是引起底部排气弹射程散布的重要因素之一。为了研究导致点火不一致性的因素和揭示点火机理,分析了某155 mm底部排气弹出膛口后点火具对底排药柱二次点火的过程和特点。基于气体—颗粒两相射流理论,提出了一种两相流强化点火模型。该模型综合考虑了纯燃气与两相射流耦合过程,以及固体—气体或液体—气体两相流对固体底排药的热辐射、热对流和热传导复合传热机制。针对底排装置出膛口后的二次点火过程进行了数值模拟,计算得到了底排药剂软化时间和点火延迟时间,数值模拟结果与实验结果基本吻合。该模型对固体火药类似点火过程具有普适性。     

栅格翼流体动力性能数值模拟

用Fluent软件对单独栅格翼的流体动力性能作了数值模拟: 对N-S方程用有限体积法进行离散、非耦合隐式方法差分求解、多重网格加速收敛, 得到了栅格翼法向力、轴向力、铰链力矩等随舵偏角δ的变化规律.计算值与截面为600mm×600mm空泡水洞的实验结果作了比较, 两者吻合得很好.     

滑片泵进出口压力对其内流特性影响的数值模拟

为了研究滑片泵进、出口压力对其内流特性的影响,采用计算流体力学软件Star-cd对某一航空发动机的滑油泵内部流场进行了数值模拟,利用Star-cd用户子程序功能调用自编程序,实现滑片泵运动区域的网格重构和叶片与定子间隙的网格生成,空化模型选择Rayleigh模型,湍流模型选择 Menter SST k-ω模型,计算得到了滑片泵在不同进、出口压力状态下的流量。对计算结果分析表明：滑片泵在工作过程中,瞬态进口流量波动较小,而出口流量有较大的波动;进口压力增加,空化区域减小,流量明显增加;出口压力增加,从压油区回流到封油区的流量增加,空化的溃灭速率增大,使得流量减少,但减小幅度不大。计算结果为滑片泵的优化设计提供了参考依据。     

桥带电阻的数值模拟研究

从理论上对桥带电阻进行了数值计算，研究了桥带尺寸、环境温度及各种因素与桥带电阻的关系，为确定桥带电阻的控制参数和质量标准提供科学依据．     

基于Johnson-Cook本构模型的弹带挤进过程数值模拟

采用非线性有限元数值模拟的方法对某大口径火炮弹带挤进过程的力学机理进行了研究。基于Johnson-Cook动态本构模型并结合实验测试数据,在有限元软件ABAQUS中建立了挤进过程的非线性动力学模型,利用显式数值积分算法对弹带挤进过程的非线性动力学进行了数值模拟。通过数值计算,分析了弹带刻槽形成过程,得到了弹丸挤进运动规律、动态挤进阻力及挤进压力值,获得了摩擦性质对弹带挤进过程的影响规律。结果表明:摩擦系数越大,挤进时间越长,挤进阻力越大,对应的挤进压力也就越高。研究结果可为大口径火炮、弹丸和装药设计研究提供一定的参考。