结冰对翼型和多段翼型绕流及气动特性影响研究

对翼型结冰问题，在结冰条件下，利用数值方法分析研究翼型和多段翼型绕流流场及气动特性的影响。对于翼型和多段翼型，采用分区多块网格技术，结合法向外推的代数方法和求解椭圆型方程方法，生成高质量计算网格。采用中心有限体积法，以及Runge-Kutta显式时间推进格式，结合B—L代数湍流模型，运用流场分区求解算法，完成了绕流流场的N-S方程数值模拟，进一步针对3种不同的冰型：钝头体、双角体和尖头体冰型，分析不同形状的冰型对翼型和多段翼型绕流流场及气动特性的影响。     

基于非结构网格的欧拉＋附面层在多段翼型中的应用

采用欧拉方程作为基本方程,在非结构网格中求解多段翼型的气动问题,利用 面层修正的方法来考虑粘性的影响,并研究了该方法的适用性,形成了一种求解二维复杂外形气动力问题的娄值方法和程序,计算结果与风洞试验结果进行了对比,吻合良好。     

圆柱绕流N—S方程数值解的非线性特性分析

数值模拟并分析了二维圆柱绕注向混沌转捩的情形，通过时间延迟技术和维数嵌入方法对速度时间序列重构相空间，并利用非线性动力系统理论方法（诸如相空间分析、频谱分析、Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射），以及通过对混沌统计量（如关联维数，Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ熵、Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数等）的计算，对不同雷诺数的Ｎ－Ｓ方程解的特征作了分辨。结果表明，在一定的雷诺数范围内解是周期或拟周期的，并且有一个复杂的分叉途径向混沌转捩。     

基于直角叉树切割网格的复杂外形N-S方程数值模拟

对于粘性绕流的数值模拟，在直角叉树切割网格的基础上，结合三角形非结构网格和矩形结构化网格，利用其各自的优势和特点，提出了一种生成混合染交网格的思路和方法，在物面附近生成了适合粘性流计算的大长宽比矩形网格，地远场分布直角叉树切割网格，快速离散计算空间。对于复杂的多体问题，采用三角形网格来连接 各体网格，并运用网格合并的方法，保证了各网格之间的光滑过渡过连接，提高了网格的质量，针对复杂多段翼型绕流问题，在上述网格基础上，采用B－L代数湍流模型和中心有限体积法，完成了Navier-Stokes方程（N－S方程）的数值模拟，计算结果表明，网格生成和流场计算都是正确的。     

采用非定常N—S方程的翼型颤振特性分析研究

以非定常N－S方程为主管方程,计算翼型振动的瞬时非定常气动力,并与颤振方程耦合求解,用时间推进的方法,计算了结构响应特性。经多个算例计算,研究了颤振的临界速度随马赫数的变化规律以及极限环振荡等非线性特性。计算结果与其它献计算结果吻合很好。     

多段翼型结冰数值模拟研究

文章采用计算流体力学方法对多段翼型进行了结冰数值模拟研究。应用多块网格技术生成多段翼型网格。引入水滴流场的概念,通过求解空气-水滴两相流场的欧拉方法,获得翼型表面水滴收集特性。流场采用有限体积法及LU-SGS隐式时间推进数值求解,运用流场分区求解算法,完成了多段翼型绕流流场及水滴流场的数值求解。建立了冰层的法向增长模型,对冰形进行了预测。     

半结构网格在车身外流场数值模拟中的应用

车身外流场的网格生成是进行数值怕一个关键技术及前提。描述了三棱柱半结构网格的生成方法，采用有限体积法在三棱柱网络上离散求解雷诺平均三维不可压Navier-Stokes方程，模拟车身外流场。还计算了6种类型的简化车身模型的外流气动特性，数值计算结果与实验结果具有较好的一致性。     

Navier-Stokes方程预处理方法及其对翼型绕流数值模拟的应用

在与定常方程相容的情况下,通过对N av ier-Stokes方程的时间导数项实施Cho i及Turkel矩阵预处理,发展了适用于低、亚、跨声速粘性流动的有效的预处理方法。对预处理后的控制方程采用了Jam eson格式进行有限体积空间离散和Runge-K utta显示时间推进求解,以及采用了FA S多重网格方法加速收敛。对RAE 2822、GAW-1等不同类型翼型进行了低速和跨声速流动的数值模拟。算例表明:Cho i预处理方法和Turkel预处理方法均有效改善了时间推进方法对低马赫数流动计算的收敛性,而且提高了计算精度;预处理方法同样适用于跨声速非线性流动的计算,且表现出了一定的加速收敛效果。     

风洞侧壁干扰的N—S方程数值模拟

应用三维可压、雷诺平衡Navier-Stokes方程对风洞测壁干扰和翼型模型与侧壁结合部流场进行了数值模拟。计算采用中心有限体积多步Runge-Kutta时间步长格式，将Baldwin-Lomax两层代数紊流模型扩展应用于三维拐角区流动。用该方法计算了两个算例，并与国外有关实验数据进行了比较，计算和实验吻合良好。     

翼型跨音速定常及非定常粘性绕流的数值模拟

发展了一种计算翼型跨音速定常及非定常粘性绕流的数值方法。采用ＬＵ分解隐式三阶迎风格式求解二维非定常可压ＮＳ方程组，紊流模型采用ＢａｌｄｗｉｎＬｏｍａｘ双层代数模型。计算网格采用相对翼型固定的贴体运动网格。数值模拟了ＮＡＣＡ００１２翼型的几种跨音速定常及非定常粘性绕流状态，计算结果同已有的实验数据吻合较好     

多段翼型的一种分析方法

采用定常二维欧拉方程和积分形式的可压缩附面层方程作为基本方程,并将附面层方程耦合到求解欧拉方程的全局性牛顿解法中,形成了一种求解多段翼型高升力系统的数值计算方法。计算结果与风洞试验结果进行了对比,两基本吻合。计算实践表明,该方法具有适用性强、收敛快的优点,是一种工程实用的计算方法。     

一种采用TVD格式求解EuleF方程的数值方法

本文采用有限体积法、基于近似Riemann解的TVD格式求解非定常一维、二维Euler方程。在计算中,分别采用了显式格式和隐式格式。对于二维隐式TVD格式,采用近似因式分解方法,得到了两组三对角块矩阵方程组。在求解该方程组时,采用矩阵对角化思想将原三对角块矩阵方程组转化为分离的代数方程组,大大节省了求解方程组所需的CPU时间。几个典型算例的结果表明,所采用的计算方法具有很好的捕捉激波能力。     

基于分布式遗传算法的多段翼型优化设计

为了提高采用遗传算法的气动外型优化设计的效率，文中探讨了将分布式计算引入到优化设计过程中，实现了基于分布式遗传算法的多段翼型优化设计，进行了多段翼型的缝隙、重叠量和偏转角度等量的优化设计。设计实践表明，该方法是可行的。     

非结构网格中导热和辐射复合传热的数值计算

用基元（based-cell）-有限容积法FVM（Finite Volume Method）求解介质空间导热和辐射复合传热问题.在非结构化网格中离散复合换热方程,并编写计算程序.对复合换热方程中的辐射源项进行特殊处理,同时,结合复合换热方程和介质特性,找出无量纲参数光学厚度τ、导热辐射系数N和散射系数ω.并在非结构化四边形网格中,对这些参数的变化进行数值计算,从中得出这两种传热模型藕合的基本规律.当N=0.1和ω=0.1时,光学厚度τ在低温区,敏感性不断加大,并随着散射系数ω的增大而减小;当N=0.1和τ=0.5时,散射系数ω在低温区,在小于1的数量级时,比较敏感;当ω=0.5和τ=0.5时,导热辐射系数N的影响十分有限.     

高阶间断有限元方法求解Euler方程时的数值积分问题研究

文章对非结构网格上高阶间断有限元方法求解Euler方程时的数值积分方式进行了研究。首先根据间断有限元方法的基本原理推导出了有限元离散控制方程中线积分和体积分项的数值积分精度要求。然后给出了采用Gauss-Legendre和Gauss-Lobatto积分公式处理线积分项,以及采用Guass积分公式和重构积分方法处理体积分项的情况下,为满足积分精度要求所需使用的最少积分节点数目。最后,通过具体算例对上述积分精度要求进行了验证,并考察了不同数值积分方法对于求解效率和精度的影响。     

非结构混合网格下的三维舵面流动计算研究

运用非结构混合网格上N S方程的求解技术对三维舵面的粘性绕流进行了计算研究。在物面粘性作用区,运用改进的推进层方法生成三棱柱、金字塔和四面体型混合网格;在其它流动区域采用阵面推进方法生成四面体网格。采用基于重构中心格式的格心有限体积法和SPALART-A LLM ARAS一方程湍流模型对N S方程进行空间离散,运用通量线化假设和最大特征值方法进行雅可比矩阵分裂来实现隐式高斯-赛德尔时间迭代。以某带舵面偏转的机翼模型为数值算例,系统地计算和分析了迎角、舵偏角及马赫数对舵面气动特性和舵面流动分离的影响,并将计算得到的舵面铰链力矩与实验结果进行了对比验证。数值算例表明:该方法可以为三维舵面气动力和铰链力矩的计算与分析提供有效的数值工具。     

基于欧拉方程的一种机翼气动弹性计算方法

利用一种双时间方法求解三维非定常欧拉方程，采用无限插值理论生成O－H型代数网格，考虑了机翼变形时的网格生成问题，通过与气动力方程的联立求解，在时间域内用二阶龙－库塔方法求解机翼弹性运动方程。计算结果表明，本计算方法具有较高的计算效率，所计算的颤振临界速度与风洞实验一致。     

基于非结构化格子法的动态J积分计算

目的针对动态载荷作用下稳态裂纹的线弹性断裂问题,提出一种动态J积分和动态应力强度因子KI的数值计算方法.方法基于非结构化格子法,对动态J积分计算公式中的围线积分和围面积分离散化处理,进行动态J积分的数值计算,利用动态J积分和KI的关系给出动态应力强度因子.结果非结构化格子法不仅能够用于验证动态J积分的路径守恒性,而且能够计算任意时刻动态J积分的具体数值.结论动态J积分算法具有简便、实用、计算速度快和数值计算精度高的特点.该算法可以用于动态应力强度因子的计算,为裂纹的动态起始扩展问题的研究提供了一种新的数值算法.