非结构网格多段翼型绕流Euler及N—S方程数值模拟

描述二维非结构无粘网格和粘性网格的生成方法,对二维翼型绕流进行了Euler及N－S方程数值模拟,运用推进面方法,生成无粘网格,进一步结合推进层方法,生成粘性网格,应用中心有限体积法,采用B－L代数湍流模型,完成了对多段翼型流场的Euler方程和N－S方程的数值模拟计算,计算与实验结果对比表明,所采用的网格生成技术及流场计算方法是正确、有效的。     

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。     

基于LES模型的水轮机三维非稳定湍流及压力脉动数值模拟

本文基于N—S方程和大涡模拟（LES）模型，采用贴体坐标和四面体网格系统和SIMPLE算法，较准确地对混流式水轮机内部三维非稳定湍流流动及其尾水管内的旋涡压力脉动进行了数值模拟。     

三维谱差分格式非结构混合网格求解方法

高精度方法在多种网格单元上的推进是一个难点。提出了一种基于高精度谱差分格式(SD)的三维混合网格求解方法,用于求解三棱柱/四面体混合网格。通过一阶h-加密方法对混合网格进行加密,生成一套六面体网格,并保证网格在边界处的高阶精度。将设计于六面体单元上的SD格式应用于加密后的非结构网格。通过计算Euler Vortex流动以及Taylor-Couette流动,验证了求解器对于无黏和有黏流动的高精度特性;通过定常球体绕流数值模拟以及非定常三维圆柱绕流数值模拟,与现有文献结果进行对比,验证了方法的有效性。     

不可压粘性流动数值求解的新途径

本文采用一种新的N. S.方程形式对平面、定常不可压粘性流动进行了数值求解,并推导了该形式的任意曲线坐标系下的展开式。数值计算结果表明这种方法是可行的,且可将其推广于三维粘性流动的数值计算。     

带副翼三维机翼粘性绕流计算的嵌套网格方法

严格考虑副翼端面和机翼切口流动而运用嵌套网格方法,生成了带副翼三维机翼的计算网格。流场计算采用雷诺平均Navier-Stokes方程和Johnson-King湍流模型。数值计算结果与实验值吻合很好。     

一个典型舰船动力涡轮三维粘性流动的数值分析

采用由Menter提出的实质为κ-ω模型发展而来的两个双方程湍流模型Baseline Model(BSL)及Shear Stress Transport Model(SST)，通过求解三维粘性可压缩Favre平均N—S方程，对一个典型舰船燃气轮机四级动力涡轮进行了三维粘性流动数值模拟的对比计算，其中动静叶间隙未作轴向延伸和采用“混合平面”方法传递级间参数，而且两种方案的计算结果均与可以利用的设计参数总体符合良好．三维数值模拟不仅清晰揭示了舰船燃气轮机动力涡轮的流场结构，而且表明子午型面技术和先进“后部加载”叶型的组合设计是其具有优良气动性能的主要原因．     

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。     

一种隐式时间算法在非结构混合网格粘性流动计算中的应用

进行了一种隐式时间算法在非结构混合网格求解粘性流场中的应用研究，采用计算量较小的中心有限体积格式对N-S方程进行空间离散，运用通量线性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，并利用作者提出的自适应当地时间步长和隐式残值光顺等措施加速收敛。以M6机翼和DLR-F6带发动机短舱的翼身组合体2种外形的跨音速流场为数值算例，计算结果表明：改进的非结构混合网格粘性流场隐式求解算法具有精度好、效率高的特点，可用于激波——附面层干扰、飞行器部件干扰等多种复杂流动的计算。     

亚、跨、超音速CFD方法的研究

文中基于微分算子的物理机制,提出一种隐式分步法——耦合压力和温度修正方法.在曲线坐标系下运用非交错网格技术,将该方法在全马赫数范围内向求解三维粘性流体流动控制方程方向扩展.对Navier-Stokes方程和湍流模型正k-ε方程,分别采用不同的求解方法进行求解.通过对一维收扩喷管流体流动及三维拉伐尔喷管中的超音速粘性湍流流动的数值计算,计算结果与文献中计算结果及试验数据相符良好.进而表明该方法是可行的,对于马赫数变化范围较大的流动具有较高的模拟精度和较快的收敛速度,有广泛的应用前景.     

翼身组合体的网格生成及EULER方程数值模拟

采用代数方法中的广义无限插值法生成翼身组合体三维Ｏ－Ｃ型贴体网格。该方法使用双边界法和引入了物面外法向导数以保证物面附近网格正交的处理方法，提高了代数方法生成翼身组合体网格的质量。并用中心格式有限体积法求解跨声速ＥＵＬＥＲ方程，以某翼身组合体模型为例，计算结果与实验符合良好。     

用椭圆型方程生成三维贴体与边界正交网格

将Ｈｉｌｇｅｎｓｔｏｃｋ二维求源项方法推广到三维，并实现对内场网格疏密及网格线与边界面夹角的双重控制。生成了翼身融合体近似体形三维贴体边界正交Ｏ－Ｏ网格和旋成体－后掠翼翼身组合三维贴体边界正交Ｏ－Ｃ网格。     

用不同湍流模型预测机翼边界层分离区

介绍了机翼气流分离区的预测方法和不同湍流模型对其预测结果的影响。分析了C-S模型用于分离流计算的缺点,提出了对模型的若干种改进方案,并通过实例计算说明它们的应用效果。还给出了使用k方程模型求解边界层分离流问题的技术细节与技巧,对计算结果与代数模型结果以及试验结果作了比较。结果表明,对C-S模型的原型作适当修正是必要的,修正内容包括在外层粘度系数定义时用流向位移厚度来取代三维位移厚度,并计入壁面流线角影响;在定义内层粘度系数时,需计入压力梯度影响和横向与纵向旋涡粘度比的影响。     

基于35°Ahmed模型的外流场仿真精确性与被动控制减阻研究

基于商用CFD计算软件STAR-CCM+,对常见的类车体35°Ahmed模型进行外流场仿真精确度研究,主要从网格类型、湍流模型、网格尺寸3个方面,通过对模型总压差阻力系数、局部的压差阻力系数、模型尾部斜面上方流场选定点的流速3个层级的分析,研究汽车外流场的仿真精确性, 寻找到一种可以接受并能应用于工程的仿真方法,即主体网格是四面体网格、k - w湍流模型、网格尺寸控制在较小量级的高质量仿真策略。在此基础上,通过在35°Ahmed模型尾部斜面添加凸起结构,进行35°Ahmed模型被动控制减阻技术研究,表明35°Ahmed模型的阻力主要来源于模型尾部,在模型尾部添加凸起结构,当附加板与斜面角度为30°时,有最优减阻效果。     

Comparison of two design methods of aerodynamic biobjectives for airfoil and wing shapes

It is well known that a modern fighter should have high aerodynamic performance, i.e. high CL/CD at subsonic speed and low drag at supersonic speed at the meantime. To realize low cruise drag at supersonic flight the wing plane should not be cambered, while to get high aerodynamic efficiency at subsonic/transonic flight, it should be cambered. A naturally way to solve this conflict is to make the fighter have an 揳daptive wing? i.e. to change the wing shape automatically to satisfy the requir…     

非结构化四面体网格生成方法及改进

对生成三维非结构化网格的D e launay方法进行了分析,给出四面体网格生成的基本步骤.改进判断非结构化网格质量的方法,提出采用四面体单元无量纲棱长的标准差对网格质量进行评价.对于已经生成的初始化网格,在棱长标准差最大的四面体单元内加入新点重新构造网格,反复进行迭代直到所有的标准差小于设定值.该方法比较灵活且易于实现.通过不同的算例对网格生成及改进方法进行了验证,获得了理想的结果.     

同向旋转双螺杆挤出机聚合物熔体输送的数值模拟

建立了非牛顿粘性聚合物熔体在同向旋转双螺杆挤出机中的三维非等温流动模型,利用流体动力学分析软件包Polyflow,给出了螺杆内速度场、温度场、压力场以及粘性耗散热的分布.数值计算结果表明:啮合区及螺杆表面温度高,压力的最大最小值出现在啮合区,挤出量几乎与螺杆转速成正比.     

一种诊断和评估积冰机翼失效故障的新方法

针对某型飞机机翼污染后机翼性能改变问题,提出了一种基于流场和结构场耦合分析的机翼气动特性、结构特性检测方法.该方法首先应用有限元法对二维定常不可压粘流的时均N-S方程进行离散求解,采用四阶龙戈-库塔(RK)法求解水滴运动方程确定污染程度,然后利用流场和结构场耦合分析污染后的机翼特性,通过与未污染机翼气动特性和结构特性的情况对比,确定污染机翼性能变化并作出是否失效判断.通过机翼污染的相似实验结果表明,该方法能有效的应用于污染机翼的性能判断与优化设计.     

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。