机身气动特性CFD计算与风洞试验结果相关性分析

机身气动特性结果是直升机研制过程中重要的设计输入,目前主要通过风洞试验和CFD计算两种方法来获得,两种方法得到的机身气动特性结果存在一定的差异。首先对三种直升机机身模型的CFD计算与风洞试验结果进行了对比;之后分别采用增量法和比例法两种方法分析了两者的相关性。结果表明,在小角度时两者的差值基本不变,大角度时两者的比值基本一致。研究结果对提高CFD计算的可靠性和改进CFD计算结果修正方法有一定的作用。

高速三体船波浪中运动与增阻CFD计算研究

基于数值波浪水池技术,对波浪中高速三体船运动及增阻进行CFD计算研究。控制方程—RANS方程和连续性方程使用有限体积法离散,非线性自由面采用VOF方法处理;在入口边界模拟柔性造波板运动产生入射波,使用位于波浪水池尾部的人工阻尼区消波。首先对规则波顶浪中单个主船体的运动和增阻进行了计算,并与高速细长体理论计算结果进行了比较;随后进行了三体船运动和增阻计算,分析了侧片体对主船体阻力增加的影响。为高速三体船耐波性研究提供了数值工具。

一种验证网格质量与CFD计算精度关系的方法

针对网格质量衡量准则与计算精度之间关系验证过程中的难题,提出一种准确验证它们之间关系的方法。该方法首先生成一系列不同单元数的网格,接着采用三维线性插值算法,获得相邻两套网格单元速度相对误差,当该误差小于某一阈值时,则认为此网格计算得到的数值解为网格独立解。此外,在网格独立解的基础之上,获得不完善网格中各单元的计算误差,并与各单元的度量值建立相应的数据库,采用不同的统计方法对其进行对比分析,获得它们之间的关系。研究结果表明:同质量衡量准则QEVS和QEAS相比,本文提出的质量衡量准则QNEW1和QNEW2在误差较大的区间内(E re>0.15),与计算精度有较好的关系。因此,在网格生成过程中,采用QNEW1和QNEW2能够正确地评判出对计算精度影响较大的单元,而QEVS和QEAS则不能。

短波顶浪中KVLCC2船模阻力增加CFD计算研究（英文）

波浪中航行船舶阻力增加,特别是短波中的阻力增加,是船舶界关注的焦点之一,也是船舶水动力学界研究的热点之一。论文采用基于RANSE的数值波浪水池技术,针对KVLCC2船型,开展了短波顶浪中船舶阻力增加的数值计算研究。与模型试验结果的比较表明,文中的CFD方法能够相当准确地计算短波顶浪中航行船舶的阻力增加;对船体各部分波浪增阻的分析表明,船体艏段产生的波浪增阻占主导地位,艉段的波浪增阻很小,而平行中体段对波浪增阻几乎无贡献。

CFD计算结果的静态及动态可视化显示方法

针对某翼型设计的 CFD计算结果 ,采用色调连续变化的图像映射方法 ,基于划分的计算网格 ,提出了三角单元结构的抽取和将 Gouraud-Shading与质心坐标插值法相结合的扫描线转换算法 ,并根据 HSV颜色模型的特点建立了可视化标量与颜色值之间的两种线性对应关系 ,在此基础上实现了翼型设计的 CFD计算结果中流体流函数和旋涡强度二维标量场的静态和动态可视化显示 。

应用三维CFD计算发动机进气门流量系数

通过CFD计算求得了 4 91QE电控汽油机的进气门流量系数 ,并与试验数据进行了对比 ,分析了误差的产生原因。分别用计算和试验得到的流量系数对发动机进行了循环模拟 ,计算了发动机在额定点和最大扭矩点进气总管管内的压力波和气体流量 。

水面船形状因子的CFD计算研究

本文介绍了针对水面船形状因子开展的CFD计算研究。为解决计算域中船舶艏部和艉部附近存在的低正交性、高扭曲率的低质量网格对计算精度和稳定性产生不利影响的问题,在CFD求解器中引入了非正交修正和梯度限制器。针对KVLCC2、KCS和“育鹏”轮三种典型船型,开展水面船形状因子CFD计算研究,并对计算结果进行了不确定度分析。结果表明,形状因子CFD计算结果以较高水平通过了不确定度分析的验证和确认,说明求解器较好地解决了关键局部区域低质量网格带来的问题,能够以较高的精度计算水面船形状因子。

矩形渡槽静风荷载的CFD计算

应用计算流体动力学CFD计算技术 ,系统分析渡槽槽身的风压分布 ,提出矩形渡槽的静力风载阻力系数计算公式 ,与已有的风洞试验结果吻合良好 。

直升机机身气动特性CFD计算研究进展

针对直升机型号研制过程中选择合适的机身气动特性CFD计算方法的需求,梳理了多种不同类型直升机机身气动特性CFD计算过程,包括网格类型选择、网格数量控制、湍流模型选取以及与试验结果对比分析等,分析了各方面的研究进展情况。结果表明采用CFD方法计算得到的机身气动特性结果具有一定的准确性和可靠性。网格类型、网格数量和湍流模型等因素对计算结果准确性的影响是相互叠加的,因此提高CFD计算结果的准确度需要综合考虑。研究结果可为改进机身气动特性CFD计算方法和选取计算方法中的相关参数等提供一定的参考。

柴油机螺旋进气道稳流试验与CFD计算的对比分析

对某柴油机螺旋进气道进行传统的气道稳流试验,得到了涡流比和流量系数。在与试验条件对等的边界条件下,应用仿真软件FIRE建立了气道的三维仿真模型,对不同气门升程下进气道内的流场进行了CFD计算;对比试验与计算的结果,两者吻合良好。结果表明,仿真计算省时,成本低,便于方案对比,可以获得气道内的流场分布规律;在柴油机螺旋进气道设计开发与性能评价中具有实用价值。

适用于任意网格的大规模并行CFD计算框架PHengLEI

针对计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)大规模并行计算的需要,我们设计了适用于任意网格类型的并行计算框架风雷(PHengLEI)软件,同时支持结构网格、非结构网格和重叠网格.为了实现并行通信与网格类型无关且与物理求解器开发者隔离,我们设计了通用的通信模式和一种基于网格块的“三合一”的数据交换模式,即将多块结构网格块、并行分区网格块和结构/非结构网格块间的交界面数据完全标准化为数据底层后,在数据底层统一进行交换,使得数据交换不依赖于网格类型和数据类型,从而实现任意网格类型并行通信模式的统一.作为气动数据生产的“数值风洞”,要求代码将并行隔离至底层,为此针对主流计算机系统的特点,设计了粗粒度MPI/OpenMP混合并行模式,领域专家只需关注求解器开发而无需关注并行通信,在提高可移植性、可扩展性的同时尽可能兼顾封装性.针对大规模并行计算的实际工程需求,设计了并行分区、大规模并行文件存储模式,以缩短前置处理和文件I/O时间.最后,分别基于结构网格、非结构网格和重叠网格,给出了工程应用领域的标模算例,以说明PHengLEI并行计算框架对不同网格类型的适应性.大规模网格测试结果表明,国产定制集群上16.38万核并行效率达83%以上,“天河二号”上近10万核并行效率达95%以上,展现了较好的可扩展性和并行计算效率.

某CFD计算软件多CPU并行计算效率研究

CFD计算可以在船舶建造前期预测船舶水动力性能,计算软件对计算机要求较高,利用有限的计算资源快速的得到计算结果是我们所需要的,本文通过对商业软件STARCCM+在不同的并行规模下并行效率的对比分析,得出不同计算工况所需要并行作业CPU核数的优选结果。

高速列车气动外形的CFD计算与优化

西迪阿特公司(简称CDAJ-CHINA)是计算流体动力学软件(STAR-CCM+)和优化软件(modeFRONTIER)亚太地区的独家代理商。该文基于庞巴迪公司发表于2008年CD-adapco公司欧洲用户大会上利用这两款软件进行气动外形优化的成果,向大家介绍如何利用STAR-CCM+和modeFRONTIER软件进行高速列车气动外形CFD计算和优化的过程。

东武仕水电站增效扩容改造转轮选型CFD计算分析

东武仕水库建库初期功能以灌溉为主,兼顾防洪、发电。从1993年开始,水库功能逐渐转变为以城市工业供水为主,兼顾防洪、灌溉及发电。由原来的大流量灌溉放水发电改为小流量长期放水发电,造成机组不再适应水库放水要求,同时给机组的安全运行带来极大的安全隐患。为此,根据实际运行条件,通过转轮CFD计算分析,研究制定了机组转轮改造方案,顺利进行了实施并取得了显著效果。

民用飞机蒙皮波纹度对测高系统影响的CFD计算方法

民用飞机静压源附近蒙皮波纹度会影响静压测量,从而影响飞行高度指示。因此需要建立飞机蒙皮波纹度对高度测量系统影响的评估方法,支持RVSM运行。本文以单独外凸和内凹波纹为背景,提出了一种可用于飞机蒙皮波纹度对测高系统影响评估的CFD计算方法,该方法具有较高的工程应用价值。

水泵水轮机空载无叶区压力脉动CFD计算分析

通过对某水泵水轮机空载工况下的CFD计算,分析研究了空载下的转轮内部压力分布以及其随时间变化情况。为优化水泵水轮机水力设计提供参考,并可降低空载工况下压力脉动,提高机组空载稳定性。

超空泡航行器流体动力CFD计算

超空泡航行器运动在超空化流动模式下,流场内涉及固、液、气3种介质,空泡与航行器相互耦合作用极为复杂。文中给出了超空泡航行器减阻特性、非线性、非定常与不确定性、流体惯性力较小4种典型流体动力特性,揭示了超空泡航行状态下航行器的流体力学本质。通过仿真计算,得到了空泡外形随空化数、攻角、舵角的变化趋势,利用计算流体力学(CFD)方法计算给定外形航行器在超空泡流型下的受力情况,分析了航行器流体动力特性变化,并给出了影响其变化的相关因素。该研究可为超空泡航行器动力学建模和弹道计算提供参考。

浅谈LNG气罐的尺寸计算和温度场CFD计算

带gas-ready的船舶,其LNG罐需要进行温度场CFD计算,该计算主要目的是船级社需考虑与罐体接触的船体是否会遭受超过材料允许的低温热应力。由于广船国际首次完成LNG罐温度场计算,处于摸索阶段,因此通过浅谈计算中遇到的问题及其可行的解决方法,以便以后更好的完成LNG罐体的温度场CFD计算。总体来说,LNG罐温度场计算聚焦为罐体鞍座温度分布计算,分为鞍座尺寸计算和温度场CFD计算两方面,前者参考前型船LNG罐的设备图纸和相关标准,后者参考STAR-CCM+案列教程和传热学理论知识,得出LNG罐鞍座几何模型的尺寸计算过程和CFD建模分析过程。

压力管道局部高点滞留气团排气过程的CFD计算及PIV试验

采用重整化群(renormalization group,RNG)理论k-ε湍流模型以及流体体积(volume of fluid,VOF)函数气液两相流模型对有压管道局部高点滞留气团的排出进行数值模拟,计算出气泡开始出现破碎的临界流速v1、气泡开始有效破碎且小气泡被带走的临界流速v2以及气泡被一次性带走的临界流速v3。此外,通过粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)系统测试了3种临界速度下的流场结构。研究表明:有压管道下降角度增大,3种临界流速均增大;随着滞留气团的体积变大,临界流速v1减小,而临界流速v2和v3均增大;在管道直径、下降角、气量均不变的情况下,临界流速v3比v2大2%~10%,但临界流速v1远小于v2。

基于CFD的水泵水轮机水泵工况驼峰性能评判研究

以两个水泵水轮机模型转轮为研究对象,联合分析了单流道计算结果与模型试验结果,形成了不同转轮方案“驼峰”性能比较的CFD评判方法,对水力设计时“驼峰”性能的优化提供了理论指导,同时对转轮和活动导叶在压力系数“转折点”和“驼峰”谷点工况下进行了内部流态分析,对“驼峰”现象的产生原因有了更加深入的了解。结果表明:转轮对比时,压力系数“转折点”流量系数越小,模型试验得到的“驼峰”谷点流量系数越小,压力系数越高,“驼峰”裕度越大;活动导叶近顶盖区域的不稳定流动是单流道计算时压力系数曲线出现“转折点”的主要原因;转轮内部分流体从低压边近上冠侧向高压边近下环侧的流动导致活动导叶近底环区域产生复杂的紊流,严重堵塞了流道,导叶的过流能力下降,是水泵工况出现“驼峰”现象的内因。