德国航空科技发展对我国的启示

当今世界风起云涌,正经历着百年未有之大变局,产业变革升级的脚步方兴未艾,新一轮的科技革命浪潮涌起,航空工业作为具有国家战略性意义的尖端技术产业和国际化产业,在构建新时代的发展格局中具有重要的不可替代的作用,加快航空科技进步是促进国民经济发展、推动国防现代化建设和实现航空强国目标的重要途径。在新的历史时期,航空科技发展面临着新的来自内部和外部的机遇和挑战,承担着新的历史使命。针对国际航空科技进步的发展趋势和新一轮的国际合作大环境,身处欧洲中心的德国如何发展航空科技?制定了哪些针对性的重点发展方向?我国从中可以获得何种启示?如何制定具有前瞻性和实操性的航空科技发展与合作战略?这是我们在新时代背景下必须且亟待研究的重要课题。

移动粒子半隐式法在流体机械数值模拟中的应用

针对传统基于网格剖分的数值模拟方法在处理流体机械动静干涉时,常因在动静交界面附近采用混合平面法以及网格间信息传递而带来的计算误差问题,介绍一种新的数值模拟方法———无网格移动粒子半隐式法(MPS),并将其应用于流体机械的数值模拟.该方法相对于传统网格法而言不需要进行网格剖分,从而对计算区域存在大变形的非定常流动问题可实现整场求解.以不可压缩流体为研究对象,从简单旋转流体机械算例入手,综合分析了采用移动粒子半隐式法模拟流体机械流场所需的运动边界模型、复杂几何边界离散方法、进出口边界模型和计算效率优化等基本条件以及目前的解决方案.此外,对算法的计算精度与稳定性、三维复杂情况的适用性、计算效率以及数据后处理等进行了评估,并以此为基础,对无网格法在流体机械模拟中的工程应用前景进行了展望.

采用移动粒子半隐式法的进口流动速度边界模型

针对有限空间、半无限大空间和无限大空间3种开放式流动系统的进口类型,采用无网格移动粒子半隐式法,依据进口附近新增流体变形程度不同的特点建立了相应的进口速度边界模型。通过控制进口流速和添加固体边界来避免模型可能产生的流动不连续和自由面形状不光滑、不规则等问题。基于该模型,在三维情况下模拟实现了两个圆柱形喷嘴的液柱喷射及互击碰撞过程。液柱碰撞在系统的对称面上产生了一层液膜,该液膜在一定碰撞参数下的形状、厚度、鞍部的高度和流场速度分布等信息及其非定常变化过程均可以从计算结果中进行提取和研究。数值模拟结果符合物理原理,模型的建立扩展了移动粒子半隐式法的应用范围,规范了进口模型的科学使用,使计算更加便捷和精确。

无网格粒子法中复杂二维形状的均布离散方法

在二维情况下,针对配点型无网格粒子法中复杂边界区域的离散困难问题进行了系统的研究,提出了一套高精度均布离散方法。采用将二维问题降阶为一维问题的思路,先对边界进行离散并对内部进行填充,再利用粒子的不可压缩模型和自适应性质对预离散结果进行调整,以实现均匀离散。分别对直线元素和曲线元素几何图形的离散过程进行分类研究,给出了翼型等复杂曲边区域的粒子布置。结合算例对角点附近粒子间距过近的问题进行分析,并给出了一种解决方案。结果分析表明,该方法在精确表达复杂形状的基础上实现了粒子均匀离散,大幅提高了布置效率和工程应用价值,为解决三维复杂问题提供了研究基础。

湍流度对低雷诺数翼型气动特性的影响研究

为研究湍流度对低雷诺数翼型气动特性的影响,采用经过风洞试验验证的基于γ--R--e-θt转捩模型的RANS数值模拟方法,针对典型低雷诺数翼型E387,选取不同雷诺数/湍流度状态开展了对比分析。研究结果表明,湍流度对翼型气动特性的影响十分显著且规律较为复杂。高湍流度可以在一定状态下使升阻比大幅提升,显著改善低雷诺数翼型的气动性能。失速前小迎角时通常受低雷诺数流动特有的层流分离泡结构影响,大迎角失速后主要受后缘分离影响,气动规律的复杂性与这两种主导因素受湍流度影响后的演化与转换密切相关。低雷诺数/高湍流度和高雷诺数/低湍流度的升阻特性与流场结构具有相似性,利用有效雷诺数方法可以对该相似性作定量分析。

低雷诺数翼型多点气动优化设计方法研究

高空长航时太阳能无人机通常采用低雷诺数翼型,并且其跨昼夜飞行状态不同。基于代理优化方法,结合经过风洞试验验证的基于■转捩模型的RANS数值模拟方法,提出了基于不同飞行状态功耗分配权重的低雷诺数翼型多点气动优化设计方法。针对典型低雷诺数翼型E387,开展考虑"夜间巡航-上午爬升-白天巡航-傍晚下滑"4种设计状态下的多点气动外形优化设计,结果表明,优化后的低雷诺数翼型功率因子在4个设计点分别提升7.84%、7.95%、11.34%和6.98%,提高了其跨昼夜飞行周期下的气动性能。

项目周转材料管理分析

周转材料管理是施工管理的重要组成部分,管理的好坏直接影响到项目安全、质量、供应、进度、施工形象等,也是项目创效挖潜的主要手段。施工中用到的可周转的物资种类繁多,粗放型的管理模式已经不适应企业转型升级发展的要求。随着施工项目精细化管理的深入,周转材料管理显得越来越重要,已经成为项目“保供、提形、降本”的重要手段。文章就施工中用到周转物资对现场文明施工、项目成本创效影响因素及其优化措施进行了浅析。

高亚声速低雷诺数翼型气动优化设计研究

针对临近空间和火星飞行器的螺旋桨通常面临的高亚声速、低雷诺数的特殊气动问题,首先,结合经过验证的基于■转捩模型的RANS数值模拟方法,并基于代理模型建立了高亚声速、低雷诺数气动优化设计框架。然后,针对临近空间螺旋桨翼型,在设计工况点(Ma=0.77,Re=1×10^(5))开展了以改善升阻比为目标的气动优化设计。结果表明,优化翼型较原始低速翼型升阻比在设计点附近大幅提升,气动性能得到显著提高。研究结果可为临近空间和火星飞行器的气动设计提供技术支持。

无网格粒子法壁面边界特性研究

针对无网格粒子法下的离散壁面边界,通过基于粒子数密度的机理分析,证明了离散数值边界与真实边界之间存在差异。分别在二维和三维尺度下,通过计算并分析典型情况下近壁面零散流体粒子的运动轨迹,验证了该差异的存在并展示了壁面对流动产生影响的方式和相关现象。结果表明,数值壁面边界未能完全准确描述真实物理边界,壁面对流体的影响区域并非完全非光滑平顺,这对近壁面流动尤其是低速零散流体粒子会产生一定影响。