悬停旋翼粘性绕流N-S方程数值模拟

通过求妥薄层Navier-Stokes方程数值模拟了悬停旋翼粘性绕流,为了方便实施旋转对称性边界条件和更为有效地捕捉尾涡系,采用了嵌套网格技术,空间离散方法采用中心有限体积法,时间推进格式为五步Runge-Kutta法,考虑到旋翼绕流的特点,对远场边界条件作了合理的修正,应用本方法对Caradonna模型旋翼的两个实验状态进行了数值模拟,计算结果与实验值吻合很好,说明本 方法 成功的     

共轴双旋翼悬停地面效应分析

共轴双旋翼直升机在近地悬停时存在复杂的旋翼/旋翼/地面干扰效应.为分析近地悬停时共轴双旋翼流场及拉力变化,发展一种共轴双旋翼悬停地面效应计算方法.首先,分别采用升力面法和面元法模拟桨叶和地面对流场的作用,使用三阶精度时间步进格式进行桨叶尾迹计算,并在尾迹迭代过程中引入"等体积"法修正尾迹.然后,运用模型得到共轴双旋翼无地效的诱导速度分布和单旋翼地面效应下的拉力增益并与试验结果对比,验证方法的合理性.最后,基于算例,分析了共轴双旋翼在地面效应悬停状态下的特性,包括尾迹及流场特点、诱导速度与拉力分布、旋翼间干扰和拉力增益.结果表明:悬停地面效应下共轴双旋翼的尾迹发生卷起并径向扩展,其桨盘平面的诱导速度由上旋翼、下旋翼和地面共同引起;分析也表明了悬停地面效应下共轴双旋翼桨盘平面诱导速度及桨叶拉力分布更均匀,在相同功率下,共轴双旋翼的地面效应拉力增益大于同实度单旋翼的拉力增益.     

基于悬停四旋翼位置姿态信息的风场估计方法研究

基于四旋翼飞行器悬停状态下的位置及姿态信息,提出了一种离线的风场估计方法。首先根据Dryden大气紊流模型建立了四旋翼飞行器所处的风场环境,并通过分析有风情况下旋翼升力的变化,得到旋翼升力与风场信息(风速、风向)的函数关系式;接着利用牛顿-欧拉方法推导出有风扰动下的四旋翼动力学方程,并进一步设计了用于保持飞行器悬停状态的PID控制器;最后,基于悬停状态下四旋翼飞行器的位置姿态信息,计算得到飞行器所处的风场环境信息。MATLAB仿真结果表明所提方法在有紊流干扰的情况下,能够有效地提取出风场环境里的主风信息。     

基于动态前缘下垂的提升旋翼前飞性能的研究

针对直升机前飞时后行侧桨叶的动态失速现象,将目前已有的动态前缘下垂的流动控制方法应用于三维尺度的前飞状态旋翼流动控制中,建立了基于动态前缘下垂的提升旋翼气动性能的数值模拟方法.以跷跷板式旋翼为研究对象,使用运动嵌套网格方法及基于径向基函数的网格变形技术,积分形式的雷诺平均N-S方程为主控方程.探究了桨叶r/R=0.75...     

基于转捩模型的涡轮流场及性能数值模拟

基于耦合Langtry-Menter转捩模型的SST湍流模型,通过求解雷诺平均的N-S方程组对不同雷诺数工况下5台涡轮部件的性能及流场进行了全三维粘性定常计算。计算结果表明,所预测的5台涡轮效率及流通能力随雷诺数减小的变化量较俄罗斯经验关联曲线所给出的变化量偏低1~2个百分点左右。总的来说,建立的基于转捩模型的数值计算方法能够较好地评估雷诺数效应对涡轮性能的影响,具有较好的工程应用价值。     

基于Fluent的边界层转捩仿真研究

基于Fluent软件,利用已有的RANS求解器,采用SST k-omega湍流模型,对Aerospatiale-A翼型流体绕流问题进行了数值模拟,分析了不同攻角下翼型流场的速度与压力分布云图,并在攻角为13.1°与13.3°条件下,将仿真计算结果与国外风洞实验数据进行了对比分析。结果显示,在该条件下,能够观测到边界层转捩现象,并且直接数值模拟结果与已有的风洞实验数据吻合,验证了仿真结果的可靠性。     

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。     

基于非结构嵌套网格的旋翼前飞流场计算

发展了一种基于线性弹簧理论的非结构动态嵌套网格方法,通过求解非定常Eu ler方程模拟了旋翼的前飞流场。根据距离参数快速生成便于计算的两个重叠网格子域,利用运动区子域网格的转动来模拟旋翼的旋转运动,并对其运用线性弹簧动态网格技术来处理旋翼的挥舞和变距运动。发展了一种快速查找插值贡献单元的方法,无需建立Inverse网格,提高了计算效率和精度。使用高效双时间方法分区求解非定常Eu ler方程,两个子域的流场参数在重叠区进行耦合。计算了旋翼的两种前飞状态,所得结果与实验和文献结果都很吻合。     

扑翼柔性变形对悬停气动特性影响的数值研究

为研究扑动飞行器悬停时扑翼的变形给气动力及周围流场带来的影响,通过求解二维Navier-Stokes方程,分析了扑翼气动力及其周围流场结构随扑翼柔性变形的变化规律.结果显示,当扑翼在悬停扑动时,适当的柔性变形可以提高升力,增大升阻比,有效地改善气动特性.但是,过度的柔性变形会使扑翼的气动特性恶化,升力和升阻比随着过度的变形而减小.     

基于代理模型的旋翼翼型动态失速优化设计

利用代理模型方法取代计算流体动力学（CFD）方法,开展旋翼翼型的动态失速特性优化设计. 建立基于动网格技术的旋翼翼型非定常气动特性求解方法,获得旋翼翼型在不同外形下的升阻力和力矩气动特性参数. 利用类型转换（CST）翼型参数化方法,对初始翼型进行拟合重构;选取12个设计参数,利用基于自然启发的全局优化差分进化算法,优化目标是降低旋翼翼型的力矩和阻力特性,主要限制条件是保证升力特性不降低和翼型厚度增幅不明显. 将本文的优化设计结果与基于伴随方法和CFD方法的优化结果进行对比. 结果表明,基于Kriging模型的动态失速特性优化方法与伴随方法相比,在二维翼型优化设计上具有更好的寻优性能,优化翼型气动特性的表现更好;该方法与CFD方法相比,在利用全局优化算法的优势下,减少了过早陷入局部最优点的可能性,对比优化结果表明,在力矩和阻力特性相差无几的情况下,升力特性的表现更优.     

降雨对土石坝施工过程影响的计算机模拟研究

针对土石坝施工过程的特点，考虑到降雨的随机性及其对施工影响的随机性特点，建立了计算机模拟模型，并对工程实例进行了分析。     

材料模型对金属成形过程模拟效率及精度的影响

采用不同的材料模型（刚粘塑性、大变形弹塑性）及大变形弹塑性热力耦合方法,对两类零件的成形过程进行了有限元模拟,并对有限元模拟效率及精度进行了分析研究,提出了一般性的有限元模型选用准则。     

基于Fluent UDF的γ-Reθt转捩模型高超声速修正初步研究

为了提高γ-Re_θt转捩模型在高超声速转捩预测中的精度,在γ-Re_θt转捩模型中引入了马赫数和雷诺数来反映高超声速流动的可压缩效应,并基于响应面法重新构造了涡雷诺数与动量厚度雷诺数之间的拟合关系式,使得γ-Re_θt转捩模型可适用于高超声速流动。考虑到实际应用,利用用户自定义函数(UDF)功能对商业软件Fluent中的γ-Re_θt转捩模型的Re_θc和F_length函数进行了修正,并采用高超声速平板和钝锥对修正的γ-Re_θt转捩模型进行了检验和验证。与原始γ-Re_θt转捩模型以及实验数据相比,改进的γ-Re_θt转捩模型可以成功地预测由边界层转捩引起的斯坦顿数的变化,并且对转捩起始位置的预测精度较原始模型有明显改善。     

氯甲烷回收过程水洗塔的动态模拟

进行了氯甲烷回收过程水洗塔的动态模拟研究.在工艺机理分析和物料衡算的基础上, 建立 了水洗塔的动态数学模型, 通过对该动态模型的求解, 得到了在水洗塔开车过程和气相流量发生阶 跃波动时, 各塔出口非惰性组分的质量分数随时间变化关系.根据此动态模型还得到了水洗过程气 相流量和液相流量的最优操作线.研究工作给氯甲烷回收过程工艺优化和生产过程质量控制提供 了重要的参考价值.     

蒸气过热炉的动态模拟

开发了乙烯装置中蒸气过热炉的动态模型。通过对实际装置的合理简化 ,从机理模型出发 ,结合现场数据 ,引入部分经验参数 ,使算法简单实用。模拟结果表明 ,开发的模型适用范围广、逼真度高 ,可满足动态仿真适时性和精度要求     

用地开发对交通影响的模拟分析

用计算机模拟的方法,分析了大型用地开发项目的吸引车流与其前沿道路交通的相互影响     

管道燃气泄漏过程动态模拟的研究

提出了管道燃气泄漏量的计算方法。根据射流原理,对燃气泄漏过程的速度场与浓度场进行了动态模拟计算。根据模拟结果对泄漏的局部危险性进行了评价。     

管道燃气泄漏过程动态模拟的研究

提出了管道燃气泄漏量的计算方法。根据射流原理,对燃气泄漏过程的速度场与浓度场进行了动态模拟计算。根据模拟结果对泄漏的局部危险性进行了评价。     

挡墙形状对二维爆炸场影响的数值模拟研究

研究二维爆炸场中挡墙的形状对冲击波传播的影响 .在整个模拟过程中不考虑外力、外源和热交换的影响 ,采用流体网格得到了可压缩流体的偏微分守恒方程 ;并且通过使用多流体网格方法及运用“和”分裂格式完成了输运步的计算 ;同时对于爆轰产物采用了JWL状态方程 ,并将空气简化成理想气体 .最终获得了挡墙的两侧边缘的形状对冲击波传播影响的具体情况 ,并列出了二者之间的关系 .可以看出靠近爆源一侧的挡墙形状对冲击波传播的影响更明显 .     

计算网格对柴油机喷雾数值模拟的影响

利用通用商业CFD软件STAR-CD对柴油机喷雾特性进行数值模拟,分析了计算网格对柴油机喷雾数值模拟结果的影响。研究表明,计算网格的划分直接影响到气流运动状态和油束的几何形态。随着网格加密,喷雾射流速度不断增大,喷雾油束几何形态变得细长,喷雾贯穿距增大。将Hiroyasu经验公式算出的喷雾贯穿距与CFD数值模拟值进行对比,说明采用网格D模拟计算的值吻合较好,该网格适合于喷雾计算。