格子玻尔兹曼正则化碰撞模型的理论进展

数值稳定性问题一直是困扰格子玻尔兹曼方法在高雷诺数高马赫数流动中广泛应用的瓶颈。在格子玻尔兹曼方法领域改良碰撞模型的数值稳定性和精度一直是近30年来的研究难点和热点。正则化碰撞模型作为众多碰撞模型的一个重要分支,近几年来取得了重要理论进展,目前已在高雷诺数湍流模拟、高马赫数可压缩流动以及气动声学领域得到了广泛应用。本文系统地回顾了正则化碰撞模型的发展历史,并建立了一个系统的理论框架阐述不同正则化碰撞模型之间的理论联系。同时,揭示了正则化多松弛碰撞模型的理论本质,就是在与坐标无关且自相似的矩空间中将离散格子模型表达不了的高阶动理学矩进行快速松弛,以避免虚假模态对水动力学方程的影响。

多层速度格子Boltzmann方法进展及展望

格子Boltzmann方法(LBM)自20世纪90年代问世以来,由于计算高效、实施简捷,在多种复杂流动的数值模拟中得到了广泛应用。传统以平衡态分布函数泰勒展开结合半经验理论推导出的LBM模型需要使用低马赫数假设,一度被认为只能适用于等温弱可压流动的计算。近年来将LBM拓展到可压缩和热流计算的模型日益增多,其中在每个离散速度方向有多个速度模态的多层速度模型,因只使用单一分布函数,物理描述上更接近事实而受到了广泛关注。我们简述了几类典型的多层速度模型的构造思路,包括早期的多层速度模型、Watari-Tsutahara模型、比热比可变多层速度模型和Hermite多项式模型。由于Hermite多项式展开法构造的多层速度模型在数学解释上较为自洽,且其低阶形态与传统等温弱可压LBM模型一致,我们着重梳理和归纳了Hermite多项式模型的构造原理与离散速度模型的求解过程,以及时间和空间离散方法。最后对LBM与传统计算流体力学方法的结合进行了简要介绍,例如LBM有限差分、LBM有限体积和LBM有限元方法,并对LBM多层速度模型目前存在的问题和未来发展方向进行了总结。

采用γ-Re_(θt)模型的转捩流动计算分析

为了在黏性流动数值模拟中实现边界层转捩的自动预测,将γ-Reθt转捩模型引入到三维非结构混合网格的雷诺平均Navier-Stokes方程求解程序(HUNS3D)。该转捩模型由两个依赖当地变量定义的关于间歇因子和当地化转捩起始动量厚度雷诺数的输运方程组成,其数值求解算法与流场求解程序中湍流模型的求解方法相同。为了考察和验证HUNS3D程序中γ-Reθt转捩模型对航空工程中的常见附面层自由转捩问题的预测精度,对低速平板流动、Aerospatial-A翼型、NLR 7301超临界翼型和NASA Trap wing高升力构型等典型外形的自由转捩流动进行了计算,并将计算结果与相关试验结果进行了对比分析。算例结果表明:γ-Reθt转捩模型对于转捩位置具有很好的敏感性,能比较准确地预测自然转捩和分离转捩,可以有效提高HUNS3D程序对实际流动的模拟能力和预测精度。

计算流体力学的新方向及其在工业上的应用

计算流体力学在近十几年有了长足的进展,其中尤其值得一提的是此领域的一个重要新兴方向,即所谓格子玻尔兹曼方法的形成和发展.在此就这一方法的主要精髓和最新进展提供一个概述.同时也就相关的科技软件开发和它在实际工业应用中所带来的影响进行一下讨论.

民机论坛专题·前言

当今世界，民机产业被誉为现代制造业的“皇冠”，它是衡量一个国家科技水平、工业水平和综合国力的重要标志之一．气动设计作为民机设计的灵魂，在民机研制中具有举足轻重的作用．经过半个多世纪的发展，国外民机在市场竞争和技术创新推动下，新颖的气动布局不断涌现，气动设计与计算的复杂度、精细度日益增加，多学科交叉耦合的特征日趋明显．而我国民机气动技术成熟度较低，经验不足，积累薄弱，虽然经历了数十年筚路蓝缕的发展过程，在大飞机项目研制中仍存在诸多挑战和未解决的问题，亟需积聚国内外人才智慧，共同攻关．

大型民机翼型变弯度气动特性分析与优化设计

为了提高飞机巡航过程中升力系数、马赫数变化后的气动效率,大型民用运输机开始采用机翼变弯度技术。以典型远程宽体客机翼型为例,研究了翼型后缘变弯度对气动性能与压力分布的影响。利用代理模型建立了不同巡航设计工况下,翼型后缘弯度与气动性能的关系。以此为基础,提出了基于代理模型的大型民机翼型变弯度设计优化方法。算例研究表明,在给定巡航升力系数与马赫数下,该方法可以预测出翼型的最佳弯度,从而改善非设计点气动性能。该方法对大型民机机翼变弯度构型设计工作有一定的工程意义。