三维内转式进气道双激波基准流场的设计方法

探索了一种三维内转式进气道基准流场的设计新思路,基准流场由特征线方法设计的曲面压缩系统组成,包含一道入射激波和一道末端激波,消除了激波在内通道的连续反射。通过数值模拟对该设计思路进行了验证,结果表明:该双激波轴对称基准流场,前缘激波和末端激波入射位置与设计吻合,末端激波入射在肩点且完全实现消波;特征线计算获取的外壁面马赫数分布和CFD结果吻合较好;经过设计,在喉部截面上流动参数比较均匀,总压恢复系数达到0.91;无粘条件下流线追踪进气道完全继承了基准流场的流动特征,流量捕获系数0.999,喉道总压恢复0.88,与同设计条件流线追踪Busemann进气道相当。

用实测风场资料提取基本气流

该文从 f平面线性无粘的二维Boussinesq方程组出发 ,通过求取函数的极小值 ,提出了从实测风场资料中提取基本气流的方案。用该方案提取的基本气流既满足控制方程 ,同时又与实测风场之差其模的平方在垂直方向取平均后达到最小 ;将实测风场与该基本气流相减 ,可提取出扰动风场 ,从而能研究基流的失稳问题和扰动场随时间的演变。该文还给出了该方案实际操作的数值计算方法 ,并对实际个例进行了计算和分析 。

流化床燃烧/气化器内流动特性

以灰熔聚流化床粉煤气化工艺为背景，概括了射流床内床层动力学、射流特性以及密相中的气泡性质的研究进展。旨在为该工艺过程的工业化放大和实际操作提供必要的参考和有益的信息。

固相初始浓度对返排压裂液用射流泵性能影响规律

针对射流泵用于压裂液返排时效率过低的问题,采用Fluent 16.0中mixture多相流模型,对排砂射流泵开展了数值模拟研究,着重分析了固相初始浓度对排砂射流泵内流场、性能和效率的影响。结果表明:固相初始浓度越高势流核心长度越大,且固液两相混合完成的位置向喉管出口处移动;模拟得到的扩散管出口处浓度值随着固相初始浓度增加与理论值出现偏差,且浓度越大偏差越大,在初始浓度为20%时偏差值达到17.62%;砂粒的存在使得排砂射流泵特性曲线下降,在固相初始浓度为20%工况下,流量比M为1.2,相比于流量比M为0.3时,效率和压力比分别下降了52.38%和60.32%;在同一流量比工况下(M=0.7),固相初始浓度为20%时相较于单相流工况下,效率和压力比分别下降了25.92%和26.08%。

钢梁桥焊接残余应力的计算机模拟

针对焊接过程复杂的边界条件及高度非线性,基于钢结构焊接残余应力的产生机理及特点,提出钢梁桥复杂结构构造焊接残余应力的简化模型和计算机模拟的基本流程。采用热-结构单向顺序耦合的方法先进行温度场分析,后将温度场计算结果作为预定义场进行加载求解应力场,实现钢梁桥焊接残余应力的计算机模拟。基于生死单元技术采用逐步激活焊缝单元模拟焊缝材料的逐步填充过程,采取生热率的方式模拟热源的移动加载,以模拟实际焊接中沿深度方向的焊接传热过程。以沪通长江大桥正交异性钢桥面板与U肋焊接为例,采用有限元软件ANSYS分析焊接过程中的温度与应力响应,计算结果与理论规律吻合良好,验证了所提方法和基本流程的可行性。

台风,孤立子和螺旋结构——学科融合研究的一条途径

台风和孤立子都是小尺度不稳定流动受扰动的激励,吸收基本流场的能量而形成的.当它们各自所受的耗散、弥散、平流或对流作用分别达到平衡时,其运动形态在一段较长时间内保持稳定.通过研究螺旋结构,考察它们在局域能量维持方面相似的动力学特性.通过理论分析和大型地球流体模拟转盘的双台风实验、以及拟开展的数值实验,将探索和检验"能否将台风看作是大尺度三维螺旋孤立子",这既是研究台风和孤立子的形成机制及其动力学特性的一种新的思路,也是将二者融合起来研究的方法论的一种新途径.

汽车车身基本气动造型的提取方法

针对传统汽车车身气动性分析过程中非气动性部件和复杂曲面导致改进分析效率低、不利于发现整体气动性缺陷等问题,提出一种在改进分析前提取基本气动造型的方法。根据网格分布、流场影响及对非气动性细节的分析,完成整车基本气动造型的提取,提取后的整车车身简洁,且包含实车造型特征,能够更有效地进行气动性能分析。结合CFD计算流体力学仿真软件,对简化后的车型进行仿真分析,通过对气动升力系数、气动阻力系数与实车三维模型的气动性能分析结果进行对比,验证基本气动造型的可行性。该基本气动性造型提取方法提高了气动性分析和气动造型改进效率。

基本型脉管制冷机的全三维数值模拟计算

建立了基本型脉管制冷机的三维物理和数学模型,在可压缩流动程序的基础上,开发了基本型脉管制冷机的三维非稳态可压缩交变流动与传热耦合计算的数值模拟计算程序。考察了截面平均参数在一个周期内随时间的变化情况,详细分析了脉管内的流场和温度场以及其他各主要参数的变化,对脉管制冷机的工作过程和制冷机理有了进一步的了解和认识,为脉管制冷机的结构改进和实用化奠定了一定的基础。

乘波前体三维内转进气道气动融合设计

在传统三维内乘波进气道设计方法的基础上,发展了一种具有乘波压缩特征的前体三维内转进气道气动融合设计方法。通过构造合适的双波入射基本流场,结合斜激波理论,可以推导出一种上游二维乘波流动叠加下游三维内收缩流动的基准流场。在此流场基础上进行流线追踪与气动融合设计,获得了一种乘波前体加三维内转进气道的气动布局方案。对该进气道方案数值模拟研究结果表明:在Ma6.0的设计状态下,该方案流量捕获系数能够达到0.96,总压恢复系数为0.53;而在Ma4.0的非设计状态,该方案流量捕获系数能够达到0.71,总压恢复系数为0.70。此外,与典型的前体二维混压进气道进行对比研究,乘波前体三维内转进气道方案总体性能提升明显,尤其是进气道流量捕获系数在设计状态下较二维方案上升了4.1%。

高落速条件下红外窗口气动热特性预测研究

针对红外窗口在高速下落时容易受到气动热影响的问题,进行气动热特性预测研究分析,通过算例验证和数值模拟方法研究了红外窗口附近流域的温度分布特点,为高速飞行领域红外探测提供建议或参考。

宽速域乘波飞行器气动设计研究综述

乘波构型作为一种能突破升阻比屏障的高超声速气动构型,是宽域可重复使用飞行器的一种重要候选气动布局形式。改善乘波飞行器低速性能不佳问题并实现宽速域飞行,已成为当前研究的热点。由于乘波飞行器采用了先设计流场后构造外形的思路,基准流场会影响其性能。本文对基准流场求解方法进行分析对比,并介绍了组合式、变马赫数和涡升力类宽速域乘波飞行器的设计方法,比较了各类方法的优势和不足,最后从基准流场和设计方法两个角度对宽速域乘波飞行器的未来发展提出了一些建议。

基于马赫数分布可控曲面外/内锥形基准流场的前体/进气道一体化设计

提出了一种高超声速飞行器乘波前体的外锥形基准流场设计方法,在锥面马赫数分布规律给定的条件下,通过有旋特征线法实现反设计,提高了基准流场设计的灵活性。该基准流场通过锥形"下凹"弯曲激波和波后等熵压缩波系压缩气流,可以在较短的长度内完成高效压缩。基于反正切马赫数分布外锥形基准流场设计的乘波前体具有较高的容积率,乘波特性良好且出口均匀,设计点时有黏升阻比为1.89。另外,基于该乘波前体和马赫数分布可控的内收缩进气道给出了一种双乘波的前体与进气道一体化设计方案,实现了内外流分别独立乘波,充分发挥了乘波前体和内收缩进气道的各自优势。

基于前体激波的内转式进气道一体化设计

在腹部进气的乘波前体/内转式进气道的一体化设计中,为使进气道捕获截面和唇口型线的形状与飞行器前体激波较好匹配,提出一种基于前体激波形状的一体化设计方法。首先,计算乘波前体流场并提取前体激波形状;其次,将进气道捕获型线(ICC)投影在前体激波曲面上,得到可全流量捕获的进气道唇口型线(IFCC);再次,给定进气道基本流场的中心体轴线位置,确定基本流场的入射激波形状;然后,给定基本流场的沿程压缩规律,应用特征线法确定进气道的基本流场;最后,将ICC顺来流方向投影至进气道入射激波曲面上,经流线追踪和黏性修正得到最终的进气道型面。数值模拟结果表明,对于典型飞行器前体,在设计马赫数为7.0的条件下,应用该方法得到的进气道流量捕获系数达0.976,隔离段出口截面的马赫数、压比和总压恢复系数分别为3.17、38.9和0.487。

非线性方程组的Newton流线法

为求解非线性方程组F(x)=0,研究了Newton流方程x_t(t)=V(x)=-(DF(x))^(-1)F(x),x(0)=-x^0,及数值Newton流x^(j+1)=x^j+hV(x^j),h∈(0,1].导出了减幅指标g_j(h)=‖F(x^(j+1)‖/‖F(x^j)‖=1-h+h^2d_j(h)<1和m重根x~*附近的表示g_j(h)=(1-h/m)~m+h^2O(‖x^j-x~*‖).最后基于4个可计算量g_j,d_j,K_j,q_j,提出了新的Newton流线法,如果投入大量的随机初始点,能找到所有实根、重根和复根.

知识场的考证与知识场的生成及场效应分析

描述场的散度、旋度和梯度三个基本特征,分析科学知识的扩散、吸收和在分布中的知识密度梯度三个重要参量,结果表明在知识分布的空间范围内存在场的基本特征,由此论证知识场的存在。通过学科知识要素的分析,认为知识场是由学科的根基,即知识的基因生成的。最后以知识流动的实例论述知识场的效应。

内转式进气道/冯·卡门乘波体一体化设计方法

应用特征线理论设计了内转式轴对称基准流场以及外压缩轴对称基准流场,利用激波交线、流线追踪方法等相关技术提出了一种头部进气式的高超声速飞行器内转式进气道/冯·卡门乘波体一体化设计方法,并对生成的一体化构型进行了数值模拟及分析,数值结果验证了该方法的正确性和有效性。该一体化设计方法基本保留了内转式进气道的优良特性,并以高升阻比乘波体为原型构建较高升阻比的一体化构型,从流场耦合的角度出发为减弱机体与进气道之间复杂的波系干扰,实现飞行器内外流的完全耦合进行了探索。