飞行器快速俯仰产生大迎角非定常气动力数学模型研究

在Goman提出的状态空间模型的基础上,开展了有关建立大迎角非定常气动力数学模型问题的研究。针对以往在运用状态空模型建立大迎角非定常气动力数学模型中存在的问题,通过分析状态方程中非定常影响参数与减缩频率（或无量纲俯仰角速率）的关系,建立了改进数学模型的基本思路。同时运用插值方法给出了二之间的关系,并将引结果引入状态方程中。经过辨识验算后表明,改进后的模型不仅改善了该模型对气动力的预测准确度,同时也提高了描述大迎角非定常气动力的能力。     

基于层流假设的三角翼大迎角绕流特性数值模拟研究

三角翼大迎角绕流数值模拟的计算网格,需根据流动现象,对网格拓扑结构和网格点分布进行选择与搭配.C-H型网格适宜模拟尖前缘分离涡流态,物面、空间及尾迹区网格的处理是捕捉流场细节的关键.Euler方程具有模拟三角翼旋涡及预测涡破裂特性的能力,但对二次涡等粘性引起的流动细节把握能力不足.采用层流假设的N-S方程,通过合适的网格生成方法,可得到满意的计算结果,但对涡破裂后强烈的非定常湍流流动模拟能力不足.采用旋涡螺旋度可准确反映主涡与二次涡流动,描述旋涡的破裂现象.用轴向速度迅速减小并小于来流速度的点作为涡破裂判据似应更合理.     

振荡三角翼非定常气动特性的数值模拟

以欧拉方程为基础，采用有限体积方法，建立了用于进行非定常流动模拟研究的计算方法。文中引用了变系数的残值光顺方法，在保证原求解方程二阶精度的前提下，使得计算效率提高了近１０倍。利用所建立的方法对绕尖锐前缘三角翼作大振幅振荡的非定常旋涡流动进行了模拟计算，收到了良好的计算效果。     

非定常条件下大迎角机动控制

针对推力矢量飞机在非定常气动影响下的机动控制问题,提出一种大迎角俯仰机动的控制器设计方案.采用干扰观测器方法对机动过程中的非定常俯仰力和力矩进行估计,并在控制端进行俯仰力矩补偿以及适当的升力补偿,建立了统一参数下飞机线性参变(LPV)模型和外部干扰LPV模型,并基于LPV模型设计了标称控制器和干扰观测器.从大迎角机动仿真中可以看出,控制系统能够控制迎角较好地跟踪输入指令,同时对机动过程中存在的非定常干扰能进行有效地抑制.仿真结果表明利用干扰观测器的方法较其他方法具有更好的控制性能.     

飞行器大迎角运动新模型及应用

首次提出了既适应小迎角又适应大迎角飞行的切换新模型。理论分析和实际应用结果表明，使用大迎角切换新模型，可以给出状态估计和气动导数辨识更准确的结果。     

背鳍对三角翼大迎角脱体涡的影响

通过EU LER方程数值模拟了绕三角翼的大迎角流动,计算了来流迎角为30,°后掠角为82.5°的三角翼,针对不同背鳍高度情况,研究了背鳍高度HC/S分别为0、0.75及1.5时背鳍对三角翼前缘脱体涡的影响。计算结果表明,背鳍的存在对三角翼前缘脱体涡的特性有明显影响,计算结果与实验结果吻合良好。     

飞机纵向飞行品质对大迎角气动导数的敏感性研究

采用等效系统方法研究在失速迎角前大迎角区气动导数Ｃｍδｈ、Ｃｍｑ、Ｃｍａ及Ｃｚａ改变时对具有现代控制系统的战斗机纵向动态特性的影响。结果表明,导数中Ｃｍｑ、Ｃｍａ的影响很小,Ｃｍδｈ的影响相对而言则大得多,Ｃｚａ影响很大。     

某型电动飞机大迎角失速/尾旋特性及试飞研究

飞机在大迎角飞行时,其表面气流发生严重分离,气动力的线性变化遭到破坏,操纵性和稳定性出现不同程度下降,导致飞机失速或进入尾旋,失速特性与尾旋特性直接影响飞机的安全性.为了分析失速/尾旋特性,以某型大展弦比双座电动飞机为例,在风洞试验数据基础上建立了全量六自由度非线性大迎角动力学模型,经过数值仿真计算和分析,获取了某型电...     

新型低阻导线气动特性数值模拟

采用流体力学计算软件FLUENT6．3,对新型低阻导线LP810导线进行雷诺数76000时气动力特性以及流场的数值模拟。计算采用有限体积法和SIMPLEC算法求解均匀黏性不可压缩流体的NaV1er—St0keS方程（N—S方程）,采用三阶精度二次迎风插值（OUICK）离散N—S方程,以降低求解过程的数值振荡。计算区域网格划分采用具有良好形状适应性的非结构化三角形网格,贴壁网格尺寸取为约0．0005倍的导线直径,网格尺寸在导线周围直径4倍于导线直径的圆形加密区内沿半径方向按照1．009的比例增大。计算结果表明,计算方法具有良好的计算精度,与试验结果吻合较好。新型低阻导线LP810导线的特殊截面设计,使得导线在高雷诺数时的分离点显著推后,降低了在高雷诺数时的阻力系数。     

加装涡流发生器S形进气道迎角特性数值研究

为了研究加装涡流发生器后S形进气道在不同来流迎角下的内流特性,利用CFD方法对加装涡流发生器前后的S形进气道迎角特性进行了数值仿真,首先通过在已有的S形进气道内部安装涡流发生器来改善出口流场分布,给出了涡流发生器的设计参数,包括导流叶片的高度、弦长、攻角和安装站位(轴向站位和横向站位),其次,分析了不同迎角下,加装涡流发生器前后S形进气道内流特性的变化．分析结果表明,在正负10°迎角范围内,加装涡流发生器都能够改善S形进气道出口流场品质,周向畸变指数平均下降0.1,但对出口总压恢复系数没有改善．在大迎角情况下,由于进口气流产生分离,涡流发生器已无法对来流进行有效的导向作用,从而导致出口流场变得异常紊乱,周向畸变指数陡增．这些分析结果对涡流发生器的设计有一定的指导意义．     

大攻角机翼定常、非定常流涡格法的研究

本文用非线性涡格法计算了复杂机翼大攻角分离流定常、非定常气动力,详细地研究了影响该方法的几个主要参数如:前缘分离涡的起点位置,离体涡位置迭代过程中施加的δ松驰因子、计算中须考虑的离体涡长度等等。对于出现部份前缘分离的带边条的机翼,用其非定常的涡格法处理了这一情况,并通过压缩性修正,使方法能计算亚音速大攻角定常气动力。大量算例结果表明本文所得的结果与实验值是一致的。     

叶栅流场尾迹中非定常涡系的数值模拟

叶栅通道内包含复杂非定常流动特征的涡系结构，二维直叶栅的尾迹涡系中粘性、尺寸效应十分明显，进行数值模拟时计算量较大，因此时分离涡产生与脱落过程的准确、清晰的捕捉要求有更高效率的数值解法。应用隐式格式、全场统一时间步长和Baldwin—Lomax紊流模型求解二维Navier—Stokes方程，时二维直叶栅流场非定常涡系进行了数值模拟分析，在大攻角、不同进口马赫数的2种工况下，通过对比分析不同时刻叶栅流场的熵和压力瞬态图，捕捉到分离涡产生与脱落过程，并合理地反映了紊流流动特征。通过计算结果看出，所采用的非定常粘性流动数值模拟方法有效，计算效率较高，能够较好地捕捉复杂的尾迹非定常涡系，较为清晰地反映叶栅流场涡系的形成、发展和消失过程，为进一步研究孤立转子和多叶排环境下的非定常流动效应提供了初步的基础。     

有头部攻角的弹丸气动性能的数值计算

运用流体力学数值计算软件对有头部攻角的弹丸气动性能进行了数值计算,分析了有头部攻角弹丸周围流场和作用在弹丸表面的空气动力.结果表明,弹头部相对弹体部有一定转角,能产生较大的控制力和力矩,为发展自适应弹箭提供了数值计算方法.     

A physical model of asymmetric vortices flow structure in regular state over slender body at high angle of attack

Flows over a slender body at high angle of attack and zero sideslip, characterized by large side force, are very complicated asymmetric vortices flow phenomena, and have been studied ex-tensively for a long time[1—3]. Especially in the past two decades, the increasing demands of ma-neuverability and agility of modern fighters and tactical missiles have required them to be opera-tive at high angle of attack or even beyond the post stall. Therefore, the flow phenomena and aerodynamic characteri…     

攻角对螺旋桨非定常特性的影响分析

为了分析入流速度攻角的连续变化对螺旋桨非定常特性的影响,应用滑移网格技术对螺旋桨运动进行了数值分析。结果表明:螺旋桨的时均拉力会随攻角的增大而增加;对于各单独叶片而言,向下运动时,随着攻角的增大,拉力会逐渐增加,向上运动时,拉力则会减小;在特定方位角时,随着攻角的增大,桨叶前端的轴向速度会略微增大,桨叶后端的轴向速度在小攻角时也会发生略微的变化,但在攻角较大时变化较明显;随着攻角的增大,桨叶所受到的周期性非定常载荷的波动会逐渐加剧。     

涡轮级进口温度分布不均匀时流场和温度场的非定常数值模拟

采用Jameson的四阶龙格－库塔法研究了高压涡轮叶栅进口有温度畸变时的涡轮流场。通过对一级涡轮叶排的非定常数值模拟,计算结果表明,由于叶排间的相互运动,叶片表面的压力呈周期性地变化,流场也是周期性地变化;当进口气流温度分布不均匀时,进口的热气流会向转子压力面上适移,导致压力面上产生热点,使动叶表面温度发生很大变化,加入热斑时静叶栅内流场的影响较小,对动叶栅内流场影响较大。     

活塞往复泵内流场非稳态数值模拟

为提高空间液体火箭推进系统性能,满足航天任务的轻质需求,采用活塞往复泵对推进剂进行增压输送。采用动态层和局部重划2种动网格技术研究往复泵内的非稳态流场,分析了活塞挤压推进过程中内流场的压强分布,得到了往复泵的压强输出特性以及结构参数对往复泵平均流量的影响。结果表明:往复泵输送推进剂时压强升高迅速,其单向阀在活塞行程末端有效阻止了推进剂回流;双缸往复泵交替作用时,有利于对推进剂的平稳输出。