网格对声爆近场预测影响的数值研究

为研究网格对近场声爆预测结果的影响,使用自研的基于非结构混合网格的三维RANS(reynolds average navier-stokes)求解器对典型标模的近场声爆过压分布进行了数值模拟和分析。以双锥旋成体模型和69°后掠三角翼模型(69°delta wing body,DWB)为考核算例,以风洞测量结果为参考,分别研究了网格对齐方式、网格类型和网格分布等因素对声爆近场过压预测的影响。结果表明网格面沿马赫角对齐对声爆预测结果捕捉有显著的改善效果,模型附近采用圆柱区域包裹的结构和非结构网格均能很好的捕捉声爆近场过压分布,但非结构网格由于可以快速生成,应用更为方便。网格展弦比和马赫锥面周向网格间距对流场中激波峰值和激波形状的捕捉有明显影响,使用相对合理的网格展弦比和马赫锥面周向网格间距有利于提高近场声爆预测精度。最后,将总结的网格生成策略应用于洛马公司LM1021(lockheed-martin 1021-01 configuration)全机构型的近场声爆预测,验证了其实用性。

基于RBF神经网络和遗传算法的超声速Licher双翼优化设计研究

基于Busemann双翼的设计方法,采用径向基函数神经网络(Radial-Basis Function Neural Network,RBFNN)和基于遗传算法(Genetic Algorithm,GA)的优化技术对Licher双翼进行了优化设计以提高设计马赫数情况下的升阻比。通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法在无黏性和黏性模式下对优化设计结果进行了验证。结果表明,与典型的Busemann双翼相比,优化后的双翼构型在无黏模拟情况下的升力和升阻比分别提高了27.3%和27.4%,黏性模拟情况下则提升了近60%和40%,表明本文采用的方法对于将双翼构型应用于未来超声速运输机领域具有很大的潜力。

静音锥对超声速民机低声爆效果的影响

声爆问题是制约超声速客机商业运营的重要因素之一。为抑制声爆,湾流公司提出了安装于机头的静音锥方案,取得了一定的效果。但静音锥方案也存在一定的不足,主要体现在难以配平以及作动机构复杂的问题。针对此问题提出了一种改进的圆滑过渡静音锥方案,并使用基于雷诺平均(RANS)方程的CFD求解器HUNS3D和基于Thomas波形参数法的远场FL-BOOM声爆传播程序,验证了所提方案对于抑制超声速飞机声爆的有效性,并就静音锥的多项特征对其降低声爆效果的机理进行了分析,证明了影响多级静音锥降爆效果的主要因素是长度而不是级数,但长度增加对低声爆效果也有利。研究结果对超声速飞机静音锥设计具有重要的参考价值。

考虑不确定性的超声速双翼气动特性分析

超声速双翼是一种利用激波和膨胀波相互干涉以消除激波阻力的构型。然而,双翼属于单一工作状态设计,为了衡量双翼在设计点附近的稳健性,采用非嵌入式概率配置点不确定性分析方法及Sobol全局灵敏度分析方法,研究双翼在典型工况条件下不确定性扰动对气动特性波动的影响情况。分析了在马赫数和迎角满足特定正态分布的随机扰动下,双翼表面、全流场压强的分布和气动力系数。不确定性分析结果表明,下单翼翼型最大厚度区域的压力脉动是造成气动特性波动的主要原因。灵敏度分析结果表明,马赫数是对双翼气动性能影响最大的因素。

降低超声速飞行器声爆的一种主动控制方法

声爆抑制问题是新一代环保型超声速客机研发过程中亟需解决的关键技术瓶颈之一。提出了一种降低超声速飞行器声爆的主动控制方法,主要是在翼型下表面前缘附近处开口进行吸气,同时在翼型下表面后缘附近进行喷气,且保持吸气量与喷气量相等。分别以菱形翼型和NACA0008翼型作为基准算例,研究了吸气口与喷气口位置、气体质量流量以及飞行迎角对地面声爆最大过压、阻力系数以及升阻比的影响。结果表明该方法能够显著地降低超声速飞行器声爆水平以及阻力,并且后缘处喷气比前缘处吸气更容易达到降噪的效果。将主动控制方法应用于基准菱形(NACA0008)翼型后,当气流质量流量为6.5 kg/s(7.5 kg/s)时,最大正过压值降低了12.87%(12.85%),最大负过压值的绝对值降低了33.83%(56.77%),阻力系数降低了9.50%(10.96%)。可见文中提出的低声爆方法效果良好,为新一代低声爆超声速客机的设计提供了有益的参考。

海安凹陷曲塘次凹阜三段储层特征及四性关系研究

海安凹陷曲塘次凹断裂发育,阜三段砂岩储层岩相变化快,加之长期注水开发的干扰,给新钻井油水层测井解释造成困难。通过对研究区钻测井、分析化验及试油资料分析,对研究区阜三段的储层特征及四性关系进行研究,结果表明:研究区阜三段主要发育中孔中低渗储层,岩性以粉砂岩和泥质粉砂岩为主,储层岩性、物性的差异控制了油藏的富集程度,在岩性相同的情况下,含油性取决于物性的好坏。在此基础上建立油水层解释图版,得出该区油水层电性识别标准,对提高该区测井解释符合率具有一定的意义。

典型标模音爆的数值预测与分析

精确预测音爆对超声速民机的研制具有重要意义。主流的音爆强度预测方法分为两步,首先通过风洞试验或CFD方法得到近场音爆过压(Over-pressure)分布,再运用修正线化理论或非线性声学理论将近场过压传播至地面,最终获得地面音爆的声压信号。本文运用典型标模对当前音爆数值预测方法的精度进行了验证和确认。在近场音爆过压分布的数值预测方面,分别考察了超声速尖点构型前缘修形尺度、不同空间离散格式和无黏/有黏流动控制方程求解对近场过压计算结果的影响。远场音爆预测方面,以LM1021全机构型近场过压分布为输入,使用基于波形参数法的远场传播工具分别考察了不同离散格式和有/无黏性计算的近场过压分布差异对地面音爆结果的影响。算例结果表明,尖点构型近场音爆预测中进行几何修形是十分必要的,使用相对合理的过渡球半径可以保证近场音爆预测精度,过大的修形尺度会对激波形状、激波和膨胀波的峰值均产生较明显的影响;就近场波形而言,熵相容格式计算得到的结果与试验测量值吻合最好,但不同离散格式导致的近场预测波形差异对传播到远场的波形关键指标(主要是最大过压和上升时间)的影响很小;是否计入黏性对近场波形结果尽管仅有小幅的影响,但将近场信号传播到远场得到地面波形时,这些细微差异会在远场波形的音爆评价关键指标上表现出明显的区别。