基于FLUENT的弹丸外流场数值仿真

为优化弹丸结构设计,用FLUENT Gambit建立某弹丸外流场数值仿真模型并生成网格,通过FLUENT对弹丸外流场进行数值仿真以获取相关的气动力参数．用仿真结果进行的稳定性分析和射程估算结果与试验结果基本一致,说明采用数值仿真方法设计弹丸气动外形有效可行,仿真结果可为方案设计提供参考．     

底部凹陷对弹丸气动特性的影响

对于底部结构复杂的弹丸,在用数值仿真方法研究其气动特性时,往往需要在底部构建大量的网格来描述复杂的弹体结构。结合某型弹丸运用数值仿真的方法针对底部凹陷对弹丸气动特性的影响进行研究,以Navier-Stokes方程为理论基础,运用CFD软件分别对带有底部凹陷和不带有底部凹陷的模型在不同飞行速度和攻角下进行数值仿真。仿真结果发现,底部是否凹陷所引起的气动参数的变化小于5%。在误差允许的前提下,对底部结构复杂的弹丸进行气动仿真时,可以对这部分几何结构进行简化,这可以有效地提高计算效率,对弹丸外形设计有一定的指导意义。     

仿真软件在弹药设计中的应用

为提高弹药的设计效率,用ANSYS Workbench对发射的弹丸进行强度分析和结构分析,用LS-DYNA分析破片穿甲过程,用ANSYS的 AutoDyn分析聚能射流穿甲及爆炸分散过程,用ANSYS的Cart3D分析弹丸气动力,并对弹药设计方案数值仿真. 比较仿真结果与理论结果,优选出相对合理的设计方案. 结果表明应用仿真软件可有效缩短弹药设计周期,能为故障分析提供指导.     

带炮口装置时某火炮膛口流场数值仿真

研究炮口装置能控制火药气体从膛口流出后的流动状态,可以改变身管受力及膛口流场射流结构分布状况,对火炮武器系统性能有重要影响。为研究某新型炮口装置性能及其对弹丸运动影响问题,提高精度,采用计算流体力学结合动网格技术,建立了包含炮口装置和运动弹丸的膛口流场数值仿真模型,利用轴对称Euler方程组和有限体积法(FVM),对带炮口装置的某火炮膛口流场进行了数值仿真。仿真结果反映了带炮口装置时膛口流场发展过程及射流结构的主要特征。根据数值仿真结果分析了膛口流场对弹丸受力状况及运动状态的影响。仿真结果表明某新型炮口装置对膛口流场结构有较大影响,并会影响弹丸出炮口后运动状态,从而影响火炮射击精度。     

基于试验设计的某MPV整车外气动特性优化

以某型多用途车（Multi Purpose Vehicles,MPV）为研究对象,对整车外气动特性优化模型进行参数化数值仿真.基于结合试验设计方法和优化算法,与原模型相比,最终优化模型的仿真结果可使目标车型风阻因数降低4.69%.另外,基于试验设计分析后视镜造型对整车外气动特性的影响,后视镜的优化仿真结果可使整车风阻因数降低1.04%.     

某卡扣连接过程的数值模拟

针对某金属卡扣对接和插入连接的全过程进行数值仿真.仿真基于Abaqus/CAE开展,提取位移和应力等关键参数的响应.针对初始设计状态暴露的插入过程点-面接触问题,提出改进意见.     

某飞机着陆的数值计算

为合理设计飞机着陆程序,采用数字仿真和高精度计算技术,通过分析飞行实际情况研究起落架、襟翼和地面效应对飞机空气动力特性的影响,建立某飞机着陆的精确数值模型,并用差分法离散该模型.编制数值计算程序实现飞机的地面滑跑和空中运动仿真,并利用该程序进行飞机着陆的数值分析.该研究有利于智能选择飞机最优着陆程序、保障飞行安全、提高...     

某型强光爆震弹冲击波超压致伤半径仿真研究

研究某型强光爆震弹的冲击波超压致伤特性.为得到某型强光爆震弹对于人员致伤的安全半径,依据LS-DYNA结构非线性分析工具,结合爆炸冲击波超压的致伤效应理论,建立了相应的仿真模型并进行实验分析.先基于理论公式进行计算,对比理论计算数据和仿真数据,通过数值拟合,得出了仿真结果与理论计算结果的对比曲线,并结合实际分析了仿真数据的可靠性.结果表明,利用仿真数据可以计算出冲击波超压对人员致伤的安全半径,并具有一定的实践指导意义.     

某飞机安全销试验夹具的仿真设计

为获得满足某飞机安全销应急断离试验要求及相关设计规范的试验夹具,采用MSC Nastran分别对3种设计方案进行强度和刚度仿真分析.考虑材料非线性和多体接触的影响,得到结构类型、尺寸和材料不同的夹具的力学响应,通过对危险部位的强度校核筛选得到符合要求的试验夹具.试验结果表明数值仿真结果准确、可靠,可为同类试验夹具的设计提供参考.     

基于执勤专用枪的防暴动能弹内弹道仿真研究

针对部队在执勤中枪支管理难的问题,结合无管发射式防暴动能弹的特点,提出了执勤专用枪这一全新概念;在内弹道过程分析及数值计算的基础上,利用MATLAB语言仿真技术进行编程测试,对其内弹道模型进行数值模拟仿真,根据仿真曲线分析了该弹弹丸内弹道运动规律、各项指标之间的相互关系及影响各项指标的因素,仿真结果表明,弹筒内最大压力、弹丸出口速度、管口压力、火药燃烧相对结束位置等指标均符合设计要求,保证了弹体设计符合理论设计要求。     

静止和旋转孤立车轮局部流场的评价

为研究车轮周围流场特征,分别对某孤立车轮静止和旋转工况下周围流场进行数值研究,并给予试验验证.计算采用定常雷诺时均纳维斯托克斯方程.在1∶15的模型风洞中进行试验.数值模拟结果与试验数据吻合.针对数值模拟结果,详细分析静止和旋转孤立车轮周围流场的流动情况、表面压力因数、气动阻力因数和气动升力因数等,得到孤立车轮旋转对车轮附近局部流场的影响以及形成机理.车轮的转动使总体压差减小,降低气动阻力和升力,改善气动性能。     

低雷诺数湍流模型的网格特征

低雷诺数模型目前主要应用于二维简单流动的数值仿真中,为研究该湍流模型在三维复杂流动计算中的网格特征,选取不同系列的车身面网格尺寸、车身壁面第一层边界层与壁面法向高度以及边界层层数等3组网格参数,利用ANSYS对阶背式MIRA模型外流场进行数值仿真.数值仿真结果与风洞试验的结果对比表明：数值计算得到的车身表面平均y+值随面网格尺寸增加而呈现减小趋势;网格方案对气动力因数和车身表面压力因数分布影响显著,气动阻力因数仿真值与试验值误差的变化区间为0.83%~7.93%,气动升力因数误差变化区间为10%~104%;气动阻力因数和气动升力因数均随着边界层层数的增加而增大,边界层层数为5时可以得到兼顾气动力因数精度和车身表面压力因数精度的较优仿真结果.     

下反前掠地效翼三维数值模拟

为研究下反前掠地效翼的气动性能,利用FLUENT求解定常不可压N-S方程和可实现的k-ε湍流模型,建立在地面效应下地效翼流场的三维数值模型,对不同下反角和前掠角的地效翼进行数值模拟.计算结果揭示出下反角和前掠角对地效翼空气动力特性、流场特性和纵向稳定性的影响规律.对下反前掠地效翼的三维数值模拟可以为地效飞行器的设计和优化提供参考.     

汽车换热器风室试验台的CFD分析

为给汽车前端和发动机舱内气流数值计算提供参考依据,基于FLUENT对某汽车换热器风室试验台进行建模和数值模拟;分析风室内部空气流动状况,针对流动特征,给出风室计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）校核的评价．网格采用四面体结构,模型中采用三维不可压的雷诺平均N．S方程,速度压力耦舍采用SIMPLE方法．空间离散格式为2阶迎风格式,时间离散格式为2阶隐式．选用realizable k-ε占模型模拟风室内部空气的湍流流动．固体壁面采用无滑移边界条件和非平衡壁面函数边界条件．模型进口采用速度入口来给定风量,出口采用压力出口．比较计算结果与试验设计标准,喷嘴压差的相对偏差范围在5％以内,基本达到对设备的精度要求,对风室设计有一定指导意义．     

Three dimensional numerical simulations of long-span bridge aerodynamics, using block-iterative coupling and DES

The design of long-span bridges often depends on wind tunnel testing of sectional or full aeroelastic models. Some progress has been made to find a computational alternative to replace these physical tests. In this paper, an innovative computational fluid dynamics (CFD) method is presented, where the fluid-structure interaction (FSI) is solved through a self-developed code combined with an ANSYS-CFX solver. Then an improved CFD method based on block-iterative coupling is also proposed. This method can be readily used for two dimensional (2D) and three dimensional (3D) structure modelling. Detached-Eddy simulation for 3D viscous turbulent incompressible flow is applied to the 3D numerical analysis of bridge deck sections. Firstly, 2D numerical simulations of a thin airfoil demonstrate the accuracy of the present CFD method. Secondly, numerical simulations of a U-shape beam with both 2D and 3D modelling are conducted. The comparisons of aerodynamic force coefficients thus obtained with wind tunnel test results well meet the prediction that 3D CFD simulations are more accurate than 2D CFD simulations. Thirdly, 2D and 3D CFD simulations are performed for two generic bridge deck sections to produce their aerodynamic force coefficients and flutter derivatives. The computed values agree well with the available computational and wind tunnel test results. Once again, this demonstrates the accuracy of the proposed 3D CFD simulations. Finally, the 3D based wake flow vision is captured, which shows another advantage of 3D CFD simulations. All the simulation results demonstrate that the proposed 3D CFD method has good accuracy and significant benefits for aerodynamic analysis and computational FSI studies of long-span bridges and other slender structures.     

直接力与气动面混合控制选择与分配

针对弹头再入直接力与气动面混合控制,对多喷嘴选择问题以及与气动面混合控制任务分配问题进行了研究,给出了基于模糊技术的多喷嘴选择的增量方案与混合控制的优化分配方法,并在此基础上设计了连续变增益滑模姿态控制器,最后进行了数值仿真.仿真结果表明在弹头再入过程中,滑模控制可以为期望角跟踪提供鲁棒、精确的控制方法,从仿真结果可以看出弹头在测试点由于舵效较低,直接力承担了主要的工作.这与实际情况相吻合,从而验证了方法的可行性.     

基于近似模型的整车气动外形优化

以类车体DrivAer的气动阻力因数为优化目标,选取影响其气动性能的5个形状参数作为设计变量,通过引入网格变形、试验设计(Design of Experiment,DOE)及近似模型等技术搭建自动仿真优化平台,探索气动性能最佳的参数匹配方案.优化后的DrivAer气动阻力因数降低4.5%,表明近似模型方法能够较好地取代实际仿真过程进行寻优.分析DOE的结果,发现影响气动阻力因数和气动升力因数的主要参数分别为行李箱高度与离去角,而多参数变化时的交互效应也会影响整车的气动性能.