离散格式及半隐式算法对直背式轿车外流场数值计算精度影响的研究

以简化的直背式轿车模型为研究对象,以商用计算流体力学软件STAR—CD为工具,应用不同的离散格式对轿车外流场进行了数值模拟,通过与试验结果的对比,比较了各种离散格式对直背式轿车外流场数值模拟的适用性,同时对SIMPLE算法及其两种修正方法PISO算法和SIMPISO算法的计算精度的影响进行了研究.结果表明,QUICK格式比较适合汽车外流场的计算,SIMPISO算法计算精度比SIMPLE算法和PISO算法高.     

DCD格式在气固两相流计算中的应用

为将DCD格式推广到两相流动力学计算,通过对气固两相流动力学方程的适当变形,并处理为向量形式,实现了用DCD格式对气相和固相的统一计算,无须数值粘性和人工滤波.分别用DCD格式、Mac Cormack格式、TVD格式对密闭容器内的一维非定常气固两相流动进行了计算.计算结果表明,DCD格式计算精度高,使用方便.DCD格式能用于两相流动力学仿真,是一种很好的激波捕捉格式.     

高精度迎风格式的射弹粘性绕流场数值模拟

应用四阶的NUSCL TVD格式,求解雷诺平均的N－S方程,对超音速射流与弹体绕流流场和弧形翼的空气动力特性进行了数值模拟研究,计算结果与实验对比表明,该方法可以获得高分辨率的流场结构。     

TVD格式在等离子体增强含能材料燃烧模拟中的应用

建立了描述等离子体增强含能材料燃烧的一维两相流模型，用该模型可以模拟电热化学发射装置的点传火过程并预测压力波．应用TvD算法完成了模型的编码．文中给出了模拟结果，结合30mm口径的发射实验进行了对比分析，证明了模型和算法的可用性。     

质量加入影响固体燃料冲压发动机统一内流场的三维数值计算

利用三维隐式有限体积TVD格式求解N-S/Euler方程组数值模拟固体燃料冲压发动机(SFRJ)突扩燃烧室、补燃室和喷管的统一内流场,比较研究了从亚音速到跨音速到超音速的整个工作过程中质量加入对流场内部结构的影响,并与试验进行对比研究,得出固体燃料推进剂质量加入对数值结果带来的变化。     

基于AUSM改进格式的超声速射流数值模拟

采用改进的二阶AUSM格式方法对复杂燃气超声速射流进行了数值模拟。将改进的AUSM格式发展到守恒型的轴对称Euler方程组,对不同来流条件的燃气伴随射流进行数值计算。数值实验结果表明:该改进的方法能清晰捕捉复杂波系结构中的入射激波、λ激波、反射激波、接触间断等现象;流场特征与试验纹影图吻合很好,数值结果优于二阶TVD格式计算值;该改进的方法有很高分辨率,能较好抑制伪振荡和红宝石现象;为超声速射流的数值研究提供了一种新方法。     

冲压增程弹丸进气道内外流场分区数值模拟

采用二阶隐式TVD格式．结合区域分解算法对固体火箭冲压发动机增程弹丸超音速进气道内外复杂流场进行了数值模拟。通过对Emery问题的算例分析验证了文中所采用的算法和编制的程序是可靠的，能够准确预报相关流场流动规律。最后．通过数值模拟得到了不同来流马赫数以及不同出口反压条件下超音速进气道流场复杂的波系结构，分析了来流马赫数和出口反压对进气道性能的影响。为进一步深入研究超音速进气道内外复杂流场提供了可靠手段。     

脉冲爆轰发动机冲击波外流场数值模拟

为了研究脉冲爆轰发动机冲击波外流场的变化特点,利用CE/SE方法,推导了二维粘性湍流模型的网格数学离散模型.计算中采用标准k-ε两方程湍流模型,对于近壁区域采用低雷诺数模型进行处理.模拟得到了脉冲爆轰发动机外流场中压力、温度的变化规律.模拟结果表明,脉冲爆轰发动机外流场中存在相互作用的旋涡、激波和膨胀波.模拟结果对脉冲爆轰发动机外流场特性研究具有重要的参考价值.     

真空吸入式风洞三维非定常流场时空特性

为了给真空吸入式风洞的气动优化设计提供参考,应用空气动力学知识和风洞理论,基于Fluent仿真平台,采用计算流体力学(CFD)有限元体积法求解雷诺时均方程(RANS),研究三维非定常流场的时空特性及其演化规律。通过建立收缩段和真空罐的数学模型,确定其特征参数;应用空气动力学知识,抽象流体的边界条件,构建全尺寸三维流体计算域;采用流体力学数值模拟方法,利用试验验证算法的置信度,并进行数值模拟。结果表明,当真空罐容积为2 000 m³,真空度为3 kPa时可以较好地模拟悬挂发射装置在空中挂飞和投放瞬间的气动载荷。在试验段流场的核心区,其流场品质较好,可以提供0.80 Ma且至少1 s的稳定流场,满足0.40～0.80 Ma且维持至少500 ms稳定流场的设计要求。该研究结论可以为真空吸入式风洞的设计提供理论基础。     

一种内弹道两维流体力学模型及其计算

在火炮膛内二维拟合坐标系下建立了一种内弹道流体力学数学模型，对基本方程进行了特征分析，在此基础上采用非一致定义网格建立了数值计算方法，并给出了算例。     

基于计算流体动力学方法的鱼雷涡轮机功率计算

以往涡轮机功率计算都采用1D解析法及经验公式,无法考虑通流部分中各种损失,而且不便于对涡轮机作进一步性能参数优化。本文基于计算流体动力学（CFD）方法,对鱼雷燃气涡轮机通流部分的3D流场进行数值模拟计算,并对模拟计算结果进行分析及后处理,得到涡轮机叶轮叶片力矩值,推算出涡轮轴输出功率,为分析涡轮机内部各种损失,优化涡轮机性能参数提供了重要依据。     

微推偏喷管设计新方法

用计算流体力学方法数值模拟火箭喷管内三维非对称流场特性,在此基础上,可设计出特型和大扩张半角的锥型微推偏喷管,大大扩展了新型喷管的应用范围。试验和应用表明,微推偏喷管晨存在的,新设计方法是可行的。     

降落伞ー旋转弹系统落速及转速数值模拟

降落伞一旋转弹系统具有复杂的动力学特性，为研究其下落速度与转速的变化过程，在准定常假设下，应用降落伞一旋转弹系统动力学及计算流体动力学对其进行数值模拟。计算中不考虑水平随机风对降落伞一旋转弹系统的影响，不计降落伞、伞绳及旋转弹流场的相互影响，对降落伞及旋转弹流场分别进行数值模拟，所得竖直方向速度及弹的转速随时间变化曲线与空投试验结果相符较好。该方法具有通用性，可应用于一般情况下降落伞一旋转弹系统设计分析及指导降落伞一旋转弹系统投放试验。     

基于嵌套网格的超声速子母弹分离数值分析

为研究超声速下子母弹分离流场和气动特性,采用嵌套网格技术和有限体积法离散求解三维黏性可压缩流的Navier-Stokes方程,同时建立6自由度刚体的运动学方程与动力学方程。将6自由度刚体运动与计算流体力学耦合,数值模拟超声速下子母弹分离过程,研究子母弹分离过程的流场特性和子弹初始分离状态（如子母弹初始分离时子弹飞行速度及其初始姿态角等）对其分离过程的影响。结果表明：嵌套网格技术可以很好地模拟超声速下子母弹分离的复杂干扰流场;超声速条件下,子弹脱开母弹时的飞行速度和子母弹初始分离速度越大,分离攻角越小,各个弹体之间可以更安全快速地分离。     

燃烧轻气炮发射药成分对内弹道性能的影响分析

为分析不同发射药成分对燃烧轻气炮内弹道性能的影响,通过计算流体力学方法对燃烧轻气炮燃烧室的三维氢燃烧流场进行数值模拟,湍流模型采用RNGk-ε双方程模型,氢气燃烧采用EDM涡耗散模型模拟.结果表明,在发射药中加入适当含量的稀释气体能够有效地控制发射药的燃烧,减小燃烧室内压力振荡,降低燃烧室平均温度;采用氢气发射药比甲烷气体具有更好的内弹道性能;发射药成分对燃烧轻气炮内弹道性能有显著影响.     

基于计算流体力学的旋转自洁式空气预滤器数值模拟研究

为了实现空气预滤器瞬态内流场的数值模拟,为新型高效空气预滤器的设计和性能优化提供一种有效的计算方法。运用FARO-LDI三维激光扫描测量系统对旋转自洁式空气预滤器进行逆向建模,建立了其全流道三维几何模型;利用ANSYS ICEM CFD对内流道模型进行混合网格划分;采用Fluent中用户自定义函数和多流动区域耦合算法中的滑移网格模型实现了旋转器叶轮的被动旋转。湍流模型选为RNG k-ε模型,压力速度耦合算法采用SIMPLE算法,压力离散格式采用PRESTO格式,动量方程的扩散项和压力项采用中心差分格式,对流项采用一阶迎风格式。研究结果表明,运用该方法能够准确计算空气预滤器内部流场和模拟旋转器叶轮的被动旋转状态。     

Al/AgO电池鱼雷发射管内强制对流耦合传热数值模拟

为分析鱼雷发射失效后Al/AgO电池在发射管中的热安全性,基于计算流体力学方法,应用计算流体力学软件FLUENT,对鱼雷发射失效后Al/AgO一次电池激活情况下管内强制对流耦合传热进行了数值模拟。考虑了电解液与鱼雷壳体、鱼雷壳体与发射管内海水的对流耦合换热,得到了电解液的温度变化规律以及鱼雷壳体和发射管体上的温度分布规律。仿真结果表明,电池内温度随时间的变化逐渐升高,其最高温度可达107．5℃。     

膛口流场数值计算的发展概况和展望

该文概述了国内外在膛口流场数值计算方面所取得的进展,尤其是自适应网格方法的发展,为统一效率和分辨能力之间的矛盾,提供供了广阔前景.