航空CFD软件可信度评价指标体系研究进展

按照CFD软件模拟的流速范围、流动特征对CFD软件的可信属性进行划分,形成亚、跨、超、高超流动模拟指标以及所对应的流动特性模拟能力指标,得到CFD软件可信度评价指标;并结合所对应的指标设计出基准级、部件级和系统级三级度量元,制定出CFD软件可信度评价准则和评价方法,建立起一套可用于评价航空CFD软件可信度的评价流程和评价体系。

基于SMP机群的航空CFD并行技术应用研究

针对SMP机群的双层并行体系结构,研制出一种双层并行技术———在计算节点间采用MPI消息传递模式并行,而在计算节点内部采用OpenMP编译器指令模式并行。通过算例测试证明,采用该技术的航空CFD程序,并结合贪婪负载平衡分配技术进行并行计算,其效率可达94%,计算结果与实验值吻合。

影响火箭滑车空速管感受数据失真数值模拟研究

针对火箭滑车试验空速管感受数据失真的问题,采用CFD方法分析研究了试验状态与飞行状态空速管的绕流特征,探究滑车试验速域的空速管感受数据变化规律;以飞行状态为参考,找出试验与飞行状态感受数据的差异,建立试验与飞行之间空速管感受数据的桥梁,形成试验状态空速管感受数据的修正方法;采用调整机头与轨道间距的方法,研究了影响感受数据失真的关键因素地面效应,给出了不同间距对空速管感受数据的变化曲线。

基于指标体系的数值风洞软件可信度评价技术研究

高精度、高效率和高可信属性是对数值风洞的共性和基础性技术需求。在“国家数值风洞”(NNW)工程支持下,瞄准为验证和确认分系统提供技术支撑,提出重点发展基于指标体系的软件可信度评价技术。基本策略是:针对数值风洞工程研制的常规定常气动力/热软件和非定常类型(含多体分离、动态特性)软件,从软件生命周期不同用户(含软件开发者、评价第三方和工业应用部门)所关心的主要可信度问题出发,研究建立可对软件功能、基本流动模拟能力及工程应用能力进行综合评价的CFD软件可信度指标评价体系,提出具体的评价方法和评价算例,建立验证确认算例库。对基于指标体系的数值风洞软件可信度评价技术的具体实施思路及问题的复杂性进行论述,报道取得的阶段性成果,指出下一步工作重点和方向。

振动系统动力学设计迭代算法及解的存在性讨论

振动系统动力学设计被抽象为高维广义非线性特征值反问题。若系统构成以可变参数表示 ,则可构造一个非线性多元函数。基于多元函数极小原理 ,提出了一套求解这一特征值反问题的迭代算法。该算法不受系统给定阶数和给定方向的限制 ,也适用于具有重特征值的退化情况 ,系统或结构的构成材料可以是任意的。文中同时讨论了解的存在条件 ,且以显式表达 ,可方便地应用于工程实际。结合某直升机旋翼桨叶的动力学设计 ,给出了应用的数值算例。大量数值仿真结果及应用实践表明 ,本文算法具很好的收敛性 。

基于模态耦合方法的机翼颤振数值模拟

针对机翼气动弹性问题,发展了一种流固耦合模拟技术,将固体结构的广义位移表示为结构固有模态的线性组合,求解结构的运动,再与流体进行数据耦合、迭代计算。同时为了确定机翼颤振边界,发展了一种线性插值确定颤振边界方法。采用标准气弹机翼AGARD445.6算例,验证所采用的模态耦合技术和颤振边界确定方法的有效性及工程实用意义。

螺旋桨飞机远场气动噪声预测程序开发及应用

针对螺旋桨飞机远场气动噪声的数值计算、对比验证问题,采用CFD耦合FW H声比拟方法,设计开发了一套螺旋桨飞机远场气动噪声精细化预测程序WiseFWH,选取某螺旋桨带动力翼身组合体巡航构型,对其远场气动噪声的频域特性和总声压级指向性分布进行数值仿真。研究结果表明:螺旋桨高速旋转产生的非定常流场脉动是螺旋桨飞机最主要的噪声源;螺旋桨飞机远场噪声辐射具有典型的偶极子特征;脱体涡模拟Des和WiseFWH程序在计算远场气动噪声时具有良好的准确度,计算的声压级分布与实验基本吻合。程序为螺旋桨飞机远场气动噪声预测提供了一种有效数值模拟工具。

DLR-F6翼身组合体跨音速流场CFD应用计算研究

针对跨音速运输机经典算例DLR—F6翼身组合体模型,采用CFD方法对其气动特性进行了黏性流动数值模拟,流动模型为雷诺平均N-S(RANS)方程。首先采用"超立方体"概念生成绕DLR—F6翼身组合体的高质量多块结构拼接网格,研究网格拓扑结构对气动特性的影响。在此基础上通过网格细分和粗分考查了网格密度对计算结果的影响,最后进行了湍流模型的影响研究。通过与实验数据对比分析,得出了适宜DLR—F6翼身组合体跨音速黏性流动的计算网格,并总结出了能较好模拟其跨音速流场特性的湍流模型。结果表明:网格拓扑结构的合理设计会对计算结果产生一定的影响。网格密度对机翼表面压力分布没有明显影响,但对阻力系数影响显著。湍流模型对机翼表面压力系数分布的影响主要体现在激波位置上,对翼根处的分离也有一定的影响。SST模型计算的气动力系数比SA模型接近实验值。

一种DRSM湍流模型在导弹绕流模拟中的应用研究

基于平均N-S方程,采用微分雷诺应力湍流模型,非结构混合网格技术,对十字翼导弹绕流流场进行数值模拟。微分雷诺应力模型需要求解雷诺应力张量的每个分量的偏微分方程组,采用压力-应变速率和三阶速度相关项使方程封闭。理论上,微分雷诺应力模型更能反映物理实际。本文研究了十字翼导弹非结构网格的网格收敛性,重点分析了中等大攻角的导弹的压力分布和绕流流场,并将DRSM湍流模型的预测结果与实验数据及SST湍流模型结果进行了对比,数值计算结果和实验数据吻合良好,验证了该种湍流模型对导弹湍流流场的预测能力。

CFD软件验证确认数据库系统的建设研究

建立CFD软件验证确认数据库系统,才能持续推进CFD软件的验证和确认研究工作,以适应该软件可信度分析需求。文中分析了CFD软件验证确认相关的数据特征,研究了其系统数据组织与设计技术,提出了系统的体系结构和主要功能,并进行了初步的开发工作,为CFD软件的验证与确认研究工作提供了数据支撑平台。

飞机起落架气动噪声数值研究

针对某型民用飞机前起落架进行气动噪声数值仿真分析,研究了基于脱体涡DES模拟非定常流场的方法,计算起落架周围非定常湍流流场,提取声源信息,利用FW-H方程积分外推法求解模型辐射的声场,得到气动噪声的功率谱密度、总声压级等声学特征参数;并将研究的数值模拟方法应用于起落架复杂流场和气动噪声计算,研究结果为预测噪声起落架噪声设计提供了一定的参考。

水平轴风力机叶轮设计及数值计算

选用ClarkY翼型，采用基于叶素动量理论的Wilson方法对水平轴风力机的叶轮进行设计。然后，对设计结果进行合理地建模并运用计算流体动力学软件Fluent对其进行性能数值计算，计算采用了SIMPLEC算法和标准的κ-ε湍流模型。最后，得到风力机的性能参数并对结果进行了分析。