超声速进气道流场的CFD数值仿真

进气道是航空推进系统的一个重要组成部分,进气道内的流场品质会显著影响发动机的性能.由于进气道内部流动的复杂性和其广泛的应用前景,进气道内的流动特性引起了人们广泛的关注.采用计算流体力学(CFD)方法,空间离散采用Harten-Yee的二阶迎风TVD格式,时间迭代采用隐式LU-SGS方法,数值求解Navier-Stokes(N-S)方程,对进气道内部流场进行了数值模拟,并研究了进气道内部流场的流场结构以及激波/边界层干扰问题.数值计算结果反映出了流场的基本物理现象,说明了所采用的研究方法是可行的.同时数值模拟结果对进气道的设计有一定的参考价值.     

柴油机螺旋进气道三维流场数值模拟

为研究柴油机进气系统的流场,通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟手段对某柴油机进气系统即螺旋进气道-气阀-气缸的气流进行三维数值模拟.分析柴油机螺旋进气道的流动特点,揭示发动机进气过程的三维流动特性,有助于了解进气过程的复杂流动现象,为柴油机进气系统性能的进一步改进和优化设计提供理论依据.     

旋转发动机燃烧室头部气-固两相流场结构分析

在固体火箭发动机性能的研究中,采用N-S方程、Reynolds湍流模型和颗粒随机轨道模型建立了旋转固体火箭发动机头部区域气-固两相流数学模型,针对安全性,使用FLUENT软件对不同转速发动机头部区域流场进行了数值仿真,分析和比较了有无旋转两种状态下燃烧室头部区域流场结构,研究了转速对燃烧室头部流场结构及热环境的影响.结果表明:发动机的旋转使燃烧室内部流动与传热发生显著变化,导致燃烧室头部压强升高,热防护环境恶化,而且,变化随着转速的增加而迅速加剧,影响发动机内弹道性能和头部热防护性能,为发动机设计提供安全保障的依据.     

超音速巡航导弹用轴对称进气道设计与研究

针对设计马赫数为4的超音速巡航导弹用进气道的特点,选取混压式超声速轴对称冲压进气道,进气道外罩唇口的内型面采用椭圆形的型面设计.给出了设计方法.采用k-ω湍流模型,数值求解雷诺时均N-S方程,模拟得到了在不同飞行马赫数和不同反压条件下的流场结构、流动特征、设计参数和计算结果.有效地模拟了马赫数为4时设计工况与非设计工况条件下的流场性能,并给出了高马赫数内、外混合复杂流动的计算结果,可为弹用超声速巡航进气道的设计提供参考.     

前机身/进气道流场的一体化数值模拟

该文针对飞行器设计中的机体和进气道的一体化问题,采用分区结构搭接网格技术,对机体外流场采用有限体积法求解Euler方程,进气道内流场采用有限体积法求解N—S方程,发展了求解三维超音速前机身／进气道内外流的Euler／N—S方程分区处理程序,同时对某型飞机的前机身／进气道流场进行了一体化模拟。通过分析计算出的附加阻力和畸变系数等结果的合理性验证了计算程序的正确性。同时通过对计算域采用不同的密度网格进行计算,分析研究了网格疏密对计算结果的影响。     

用多重网格法数值预测高速离心叶轮三维流场

研究离心叶轮压气机性能优化问题,针对发展迅速、准确预测复杂流动离心压气机的性能设计是非常必要的.传统方法用显式时间推进法效率低、收敛速度慢等缺点,采用隐式残差光顺以及基于变分原理的多重网格方法,具有计算效率高、收敛速度快等特点的数值仿真,采用改进的数值算法对内部三维粘性流场进行了数值仿真,给出了多重网格重数对收敛速度的影响,数值预测了不同流量下的流场流动情况,并与实验结果进行了比较.研究结果表明,多重网格可以有效地加速收敛,数值结果与试验结果吻合较好,改进的数值方法可以较好的预测离心叶轮的性能.     

空调车室气流流场和温度场的数值模拟

空调车室气流流场和温度场研究是空调车室内气流组织设计及车室内舒适环境评价与研究的基础。空调车室的空气流场数值计算是一复杂热边界条件、气固耦合的传热数值计算问题。该文介绍了空调车室内空气流动的数学模型及复杂边界条件的处理,阐述了车室气流流场和温度场数值模拟采用整体求解法所应注意的问题,SIMPLE和SIMPLER算法的比较,以及通用微分方程中各项的处理方式。最后通过ANSYS／FLOYRAN软件对二维的车室内气流流场和温度场进行模拟,论证了此有限元软件在空调车室数值模拟上的可行性。     

高超声速进气道设计方法研究

针对超燃冲压发动机二维混压式前体/进气道采用斜激波压缩方法设计总压损失较大的问题,采用等熵压缩的方法对进气道下壁进行了流线化改进设计.利用计算流体力学软件Fluent,采用耦合隐式求解器,标准κ-ω湍流模型,对进气道流场进行数值模拟,分析比较了采用斜激波压缩方法和等熵压缩方法设计的两种进气道的设计点性能和非设计点性能.研究了燃烧室压力升高对进气道/隔离段流场和起动性能的影响.研究表明,与斜激波压缩进气道相比,采用等熵压缩方法设计的曲线上壁进气遭总压恢复系数、流量系数得到明显提高,但其冲压比与前者相比有所降低;进气道进入不起动后,其捕获流量和总压恢复系数急剧下降.     

带微型涡轮的旋转盘腔内流场的数值仿真研究

对带有反预旋喷嘴的旋转涡轮盘腔内部流动特性进行数值仿真研究.采用Gambit2.10软件创建计算模型,采用Fluent6.1软件计算求解3个转速下(50rpm、800rpm、1300rpm)旋转盘腔内部流场的分布规律.压力速度耦合方法采用SIMPLE算法,各参数的离散采用二阶迎风格式.数值仿真结果表明:在低转速(50rpm)下,主要由进气惯性力控制流场内部结构;在过渡转速(800rpm)下,进气惯性力和旋转效应共同控制流场内部结构;在高转速(1300rpm)下,主要由旋转效应控制流场内部结构.同时得到流场内部切向速度的分布规律.     

离心叶轮内部流场计算机仿真及分析

大型电机的冷却通常采用直叶片的离心叶轮,其内部的流动结构及其随工况的变化对叶轮性能及电机冷却效果有重要影响.为减少对实验的依赖,提高改型设计的可靠性,采用全三维的Navier-Stokes方程,建立了离心叶轮的计算机仿真模型,结合湍流模型及相应的计算网络及边界条件,可以完成对叶轮性能及内部流场的计算.用仿真模型针对一实际应用的离心冷却风机叶轮进行了数值仿真计算.并对计算结果进行了详细的对比分析,得出了不同工况下详细的流场结构,包括相对速度在叶轮通道中的分布及相对速度流线图.揭示了小流量工况下流动分离及效率降低的机理,将冷却风扇叶轮的总体性能与内部的流场结构进行了关联.研究结果表明离心叶轮内部流动分离是导致其性能下降的主要原因.