基于自适应修正模型的飞行器外流场三维计算方法

目前飞行器外流场仿真方法中存在流体可压缩性判断依赖经验知识以及目标外流场三维仿真缺乏封闭约束条件的问题。对此,提出一种基于自适应修正模型的三维外流场数值计算方法。根据飞行器外流场变异系数先验知识,采用加权平均N-S方程表示可压缩流体物理量分布,同时利用膨胀压缩修正和激波不定项修正两种策略自适应地修正k-ε湍流模型的可压缩性约束条件,并采用壁面函数对近壁区进行近似计算修正约束条件。以某型号无人机外流场分布三维建模仿真实验,结果表明:当飞行器速度达到1.5马赫时,可压缩修正模型出现边界约束条件临界值,所提自适应可压缩修正算法能有效判断气体可压缩性的变化并提升流体分布计算的准确性。

船舶自动系泊装置真空吸盘流场分析及改进设计

自动系泊装置是实现船舶系泊自动化和智能化的关键,真空吸盘是真空吸附式自动系泊装置的核心部件,对于能否提供稳定的系泊力有着至关重要的影响.以现有的一种真空吸附式自动系泊装置为基础,通过数值模拟对真空吸盘进行流场分析,考察了不同泄漏情况下真空吸盘的压力,并研究了风速对于吸盘真空度的影响.在此基础上,为了提高真空吸盘的可靠性,提出采用多种小吸盘的设计方案,研究了不同吸盘形状的吸附效果,并且对真空吸盘作业时船体外板产生的等效应力和变形进行分析.结果表明,采用直边椭圆形小吸盘的方案综合性能最优.研究成果可为真空吸附式自动系泊装置设计提供一定参考.

轿车外流场的三维计算模拟

本文简要介绍了轿车外流场的三维计算模拟中的几个重要问题,涉及基本方程、有限容积法的应用、交错网格系统及边界条件的处理等,并给出了应用算例。计算结果与风洞试验结果基本一致。

基于FLUENT的弹丸外流场数值仿真

为优化弹丸结构设计,用FLUENT Gambit建立某弹丸外流场数值仿真模型并生成网格,通过FLUENT对弹丸外流场进行数值仿真以获取相关的气动力参数.用仿真结果进行的稳定性分析和射程估算结果与试验结果基本一致,说明采用数值仿真方法设计弹丸气动外形有效可行,仿真结果可为方案设计提供参考.

风向对侧向进气装置外流场影响的数值研究

采用三维数值模拟方法及Polyhedra多面体网格重组技术研究了船舶侧向进气装置在不同风向下的气动性能,计算结果表明多面体网格在保证计算精度情况下可有效提高计算效率3倍左右,同时给出两侧百叶窗关键气动参数的分布规律,并对比分析了不同风向下外流场结构的变化情况。得出侧向进气两侧气动参数差异较大,在保证两侧百叶窗进气流量相仿时易会导致燃气轮机进气畸变的产生的结论,为船用进气装置布置形式的设计提供一定的参考数据。

风向对侧、后向进气装置外流场影响的对比研究

为探索不同形式进气装置在行驶过程中受不同风向影响下外流场气动性能差异问题,采用三维数值模拟方法并结合polyhedra(多面体)网格重组技术分别计算和对比了船舶侧向、后向进气装置在百叶窗气动参数分布的异同,计算结果表明多面体网格在保证计算精度的同时显著提高了计算效率约3倍,在相同计算条件下采用后向进气方案气动参数变化幅度较小但随风向变化规律性不强,较有利于在风向变化时保持进气装置关键截面气动参数的均匀性.而侧向进气方案两侧百叶窗气动参数随风向变化规律但差异较大,有可能导致燃气轮机进气畸变的产生.

磨料射流喷嘴外流场磨料速度模型及分析

喷嘴外流场磨料速度是建立磨料射流冲蚀深度模型的重要前提,以磨料射流喷嘴外流场磨料为研究对象,以固液两相流理论为基础,建立了磨料射流喷嘴外流场磨料速度模型,基于位移等分法和迭代算法求解了该速度模型,利用PIV实验进行验证,实测值与理论值的平均百分比误差在5%之内。并利用该速度模型得到了磨料射流喷嘴外流场磨料运动规律:(1)磨料颗粒流在喷嘴外流场的流动具有扩散性;(2)磨料颗粒沿射流轴向运动时,大多经历了一个先加速后减速的过程,只是加速距离有所差异;(3)初始段内相同轴向距离的射流横截面上,位于等速核区域内的磨料速度相同,随后磨料速度从等速核边界朝射流边界方向逐渐减小;初始段末端及基本段内相同轴向距离的射流横截面上,磨料速度沿射流径向的分布完全呈现出钟形速度分布。

汽车三维流场气动网格的应用研究

根据数值网格生成的基础理论 ,对方程进行详细的推导 ,从而提出基于椭圆型方程生成汽车三维流场气动网格的方法 ,为汽车流场的空气动力学分析提供了 CFD网格 .

新型内外组合搅拌桨的开发及流场特性

提出一种适用介质粘度范围广的新型内外组合搅拌桨。利用计算流体力学和粒子图像测速技术对该搅拌桨产生的流场进行研究。考察不同工作介质、不同转速比情况下,带有新型内外组合桨的搅拌设备内的时均速度、速度变化率和剪切速率分布。结果表明:新型内外组合搅拌桨在各个方向产生的流动都比较剧烈,其径向速度和轴向速度的分布与内外桨转速比密切相关。采用新型内外组合桨改善了搅拌设备近壁区的流动状况,改善程度随着转速比的减小而增强,且对假塑性流体流动状况的改善优于牛顿流体。新型内外组合搅拌桨改善了整个搅拌设备内尤其是近壁区的剪切水平,并且改善程度随着转速比的减小而显著增大。

导叶进出口角对能量回收水力透平性能的影响

根据不同的导叶进、出口角,设计4组带导叶的基于单级离心泵反转的能量回收水力透平模型,应用计算流体动力学软件Fluent 6.3对其进行数值模拟.结果表明:同一流量,随着导叶进口角的增大,透平的效率和水头均显著下降,在最优工况点,模型A比模型D水力效率高出7%.进口角一定,出口角大于进口角时,导叶出口速度环量减小,透平效率降低;反之,出口角小于进口角时,导叶出口速度环量增加,透平效率提高.随着进、出口角的增大,最优工况点向大流量区域偏移,转轮内部压力分布均匀性变差.因此导叶进口角对能量回收水力透平的性能有决定性作用,进口角大于出口角有利于效率的提高.对于其他基本尺寸确定的能量回收水力透平,存在最佳的导叶进、出口角,且导叶进、出口角对透平的外特性和内流场均有很大的影响.结果为能量回收水力透平的进一步研究提供了一定的理论基础.

双槽熔喷工艺中外沿长度对空气流场的影响

用数值方法研究了双槽熔喷工艺中外沿长度对空气流场特征的影响。首先,在双槽熔喷工艺模头的气槽外沿添加2片一定长度的附件,然后用数值方法对添有附件的双槽熔喷工艺的空气流场进行模拟计算;最后,分析了外沿长度对纺丝中心线上的空气速度、压力和温度分布的影响。结果表明,随着外沿长度的增加,空气速度和压力最大值都减小,而空气温度最大值基本不变,速度和压力的衰减程度增加,而温度的衰减程度减小。

密切弯曲激波乘波体技术的应用及有效性分析

将密切技术设计乘波体的应用推广至弯曲激波外锥流场中。针对不同激波形状(ICC)约束条件,在凸、凹激波曲外锥流场中,生成了四种构型的密切弯曲激波乘波体,采用数值模拟及理论分析的手段开展了密切弯曲激波乘波体技术应用的可行性验证及有效性分析。研究结果表明:(1)基于密切凸、凹激波外锥流场的乘波体乘波压缩面、出口截面压力分布、激波形状(ICC曲线)均与设计吻合,最大偏差小于5%,说明密切凸、凹激波外锥流场的方法设计乘波体是可适用的;(2)利用宽高比为0.5的超椭圆方程作为ICC控制曲线生成的乘波体,流场压力的理论解与数值解偏差可控制在1.6%以内,而宽高比为2的超椭圆方程作为ICC控制曲线生成的乘波体,流场压力偏差可控制在4%以内。

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。

基于雷诺应力模型的轿车外流场建模与仿真

基于雷诺应力模型(Reynolds Stress Model,RSM)和有限体积法(Finite Volume Method,FVM),对轿车进行外流场的建模与仿真.在20m/s风速下,对全尺寸轿车模型进行三维稳态数值模拟,重点阐述网格划分、边界条件设定、压力与速度耦合方式的选择.通过与实验数据以及标准k-ε模型计算结果的比较,表明在描述轿车外流场分离特性时,RSM模型优于标准k-ε方程模型,这对车辆外流场研究具有借鉴意义.

车载同心筒发射筒口流场影响因素数值研究

为了研究车载同心筒结构对导弹点火时筒口流场的影响,采用11组分12步H2/CO化学反应动力学模型,对导弹自力发射点火阶段燃气流场进行数值研究。研究了燃气组分发生化学反应对同心筒筒口流场的影响,结果表明研究筒口流场时需要考虑燃气射流组分的二次燃烧,研究了外筒高度和内筒尾部收敛角对筒口流场的影响,结果表明降低外筒高度、增加内筒尾部收敛角均能够减小燃气流对导弹顶部的热冲击。

侧后结合进气装置外流场数值研究

为探索一种新型侧后结合进气装置在船舶行驶过程中受不同风向影响下的性能,应用三维数值模拟方法结合标准k-ε模型,采用多面体网格在保证计算精度情况下得出两侧百叶窗关键气动参数的分布规律,并对比分析了不同风向下外流场结构的变化情况。计算结果表明,在保证两侧百叶窗进气流量相仿时侧向一侧气动参数变成正弦分布关系,变化幅度明显高于后向一侧,而后向一侧气动参数分布规律性较差但气动差异性小,而百叶窗口旋涡强度较高。

新型内外组合桨搅拌湍流场的PIV测量和CFD模拟

利用PIV和CFD技术研究了湍流域内带有新型内外组合桨的搅拌设备内的流场。考察了不同转速比条件下,该搅拌桨产生的宏观流动场和湍动能分布。结果表明:在湍流域内,外桨搅拌行为的介入使得搅拌设备内流场的局部细节发生变化,但宏观流场结构不变。新型内外组合搅拌桨改善了搅拌罐内,尤其是罐体边壁区、罐底以及两内桨中间区域液体的湍动程度。当转速比较低时,有利于快速反应中介质的快速混合。

汽车空气动力学计算问题初探

考虑到风洞设备昂贵，实验费用偏高等因素，必须从计算方法着手来模拟实验手段以求最低限度地减少实验工作量，可望达到缩短新车设计周期和降低实验费用的目的。本文作者在总结近几年来所从事研究工作的基础上，进一步介绍新开发的涉及汽车空气动力学特性计算机模拟系统的ＡＢＡＣＳＳ程序，为今后继续深入研究“计算空气动力学”问题奠定了基础。

前混合磨料水射流喷嘴外流场磨料加速过程研究

前混合磨料水射流与后混合磨料水射流相比,磨料粒子速度松弛情况和混合均匀性好得多。磨料在系统中加速情况影响系统的能量传递效率和切割能力,加速过程可分为管内加速、喷嘴加速以及喷嘴外流场核心段加速三个过程。本文应用液固两相流理论,对喷嘴外流场磨粒进行受力分析,建立外流场加速模型,研究表明,磨料粒子在喷嘴外流场核心区加速,达到速度最大值,在过渡段和空气掺混,粒子速度下降,在喷嘴外流场速度松弛比大于喷嘴内流场,但喷嘴外流场核心段速度增量远远小于喷嘴段。

搅拌设备内流场的实验研究

利用粒子图像测速技术对带有新型内外组合桨的搅拌设备内的流场进行了实验测量。考察了不同转速比和不同搅拌转速对流场产生的影响。结果表明:不同时刻的瞬时速度场和涡量场具有较大差异。