弹簧近似法在二维非结构动网格生成技术中的应用

通过控制网格质量改进弹簧近似法,并将其结果与传统方法进行比较。数值模拟结果显示:基于弹簧近似法的非结构动网格随着模型边界旋转角度的增加网格质量逐渐下降;在发生相同旋转角度时,改进弹簧近似法生成网格的质量较传统方法有了较大的改善;传统弹簧近似法模型边界最大旋转角度为13°左右,改进方法可达到27°,较大地提高了网格的变形能力。最后,运用改进的弹簧近似法对二维翼型进行数值模拟,并与传统方法及实验数据进行比较,得到了较满意的结果,该方法能够较好地运用于实际数值模拟中。

基于弹簧近似的非结构化网格自适应处理方法

首先对弹簧近似法进行了说明,并对节点弹簧法和边弹簧法进行了对比.在边弹簧法的基础上,从调节弹簧平衡长度的角度出发,提出了一种非结构化网格的自适应处理方法,并结合有限单元法,给出了网格自适应处理的流程.最后,对一维对流扩散方程、二维线性抛物型方程以及欧拉方程进行了求解.计算结果表明:文中提出的网格自适应处理方法可以使几个问题的网格节点布置更为合理,有效地降低数值误差,提高计算精度,特别对于算例中所涉及的二维非结构化网格,自适应化过程中并没有出现网格重叠现象.

大展弦比无人机的静气弹问题计算及分析

普遍采用大展弦比机翼的无人机,其气动弹性的问题显得尤为突出。本文主要研究基于非结构弹性网格体系的欧拉方程CFD计算及其在大展弦比无人机静气动弹性问题中的应用。针对三维非结构运动网格技术进行了研究和开发,在此基础上,利用计算流体力学的方法,发展了一套具有一定通用性的、适用于非结构网格的Euler方程流场求解器,并综合上面的技术,进一步通过耦合结构力学方程,对大展弦比无人机的静气动弹性问题进行了计算和分析。

计算含动边界非定常流动的无网格算法

在无网格算法中考虑了含动边界的流动问题,研究了可以计算处理包含一定位移及扭转动边界非定常流动的算法.创建了无网格算法的动点法则,并引入抗扭方法对弹簧方法进行改进来处理离散点运动,提高了方法的可用度及精度.发展了求解基于无网格的ALE方程组的算法,在点云离散的基础上采用曲面逼近计算空间导数及HLLC格式计算数值通量,运用四步龙格-库塔法进行时间推进.在跨、超音速条件下,计算模拟了典型翼型简谐振动流场,计算结果与实验结果及文献对比吻合,验证了该算法的正确性.

流固移动边界网格剖分和更新的改进弹簧近似法

在分析顶点弹簧近似法基础上,改进标准弹簧近似法,推导出修正弹簧刚度,以提高其对大扭曲变形的适应能力.通过NACA0012翼型非结构化网格流场算例检验在大变形下,改进弹簧近似法生成网格的质量.通过映射方法,把改进弹簧近似法用于结构化网格,提高网格更新质量.引入网格单元的长宽比和倾斜度等2个参数以定量分析网格质量.分析表明,改进弹簧近似法亦可有效地运用于结构化网格.通过二维圆柱绕流算例验证了用本文方法在网格更新方面的正确性.

气动弹性及并行化求解研究

使用流固数值计算程序代码耦合的方法,将CFD与CSD耦合研究气动弹性的颤振现象。非定常气动力的CFD解法是基于非结构动网格上的ALE描述的三维Euler方程的有限体积法,结构颤振的CSD解法是基于有限元的线性模式叠加原理的机翼三维振动方程的求解。对用于非结构运动网格生成的标准弹簧近似方法进行了改进,提高了网格变形能力和网格质量。在CFD求解中,使用MPI并行编程方法进行了网格区域分解并行化计算。针对AGARD445.6机翼的案例,进行了试验与计算数据之间的比对,并在运行中通过并行化编程,对耦合解算器的加速比以及并行效率进行了研究。

后掠机翼跨音速静气动弹性特性研究

后掠机翼在飞行过程中受气动载荷影响,其机翼将产生弯曲和扭转变形,这种弹性变形严重影响飞机性能和飞行安全,不能将此种机翼当作传统的刚性机翼加以弹性修正的方法进行分析。针对这种弹性后掠机翼,应用发展的非结构动网格生成方法,以Euler方程为控制方程,耦合结构静平衡方程,采用结构影响系数法,对中等展弦比、大展弦比后掠机翼的气动力载荷和结构变形进行了求解,并对结果进行了分析。

扭摆系统中扭杆的等效转动惯量——圆柱杆扭转振动的研究

研究扭摆系统中扭杆的质量或转动惯量对扭摆运动的影响,引入一个概念:扭摆系统中扭杆的等效转动惯量.纠正了一些文献在相关问题上的误解.

跨声速颤振计算方法研究

采用改进的弹簧近似方法,以ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)描述的Euler方程为控制方程,耦合结构运动方程,计算了Isogai机翼模型的颤振边界。气动力求解采用双时间推进,外时间为物理时间,与结构运动方程同步;结构运动方程求解采用Rayleigh-Ritz方法,时间推进也采用双时间法,节省了大量计算时间。研究表明,计算结果与参考文献提供的结果吻合良好,证明了所提出的跨声速颤振计算方法的准确性。

车辆惯容器-弹簧-阻尼器悬挂构型设计方法综述

高机动履带车辆中悬挂系统起着承载、缓冲和减振的作用,是实现车辆越野机动性能的核心。惯容器自出现以来,就被广泛应用于被动隔振网络中,并且表现出了优良的隔振性能。针对悬挂构型设计,根据近些年专业技术领域的发展,系统介绍并总结了惯容器-弹簧-阻尼器(ISD)新型悬挂的构型及其设计方法;从悬挂设计的基本方法入手,系统分析了悬挂设计分析法和综合法的优劣;论述了机电相似理论的发展和ISD悬挂构型设计技术的进展。提出了ISD车辆悬挂技术未来的发展方向是:ISD悬挂的工程化和集成化、基于多个惯容器的ISD悬挂系统构型设计和整车悬挂系统的优化匹配。

类Starship飞行器大迎角动态特性数值研究

再入飞行器的动态稳定性是其任务成败的关键因素,因此有必要对新型类Starship飞行器大迎角动态特性进行深入研究。为辨识动导数,采用基于分区弹簧近似法动网格技术的非定常N-S方程求解器开展强迫振动的数值仿真。有限体积离散采用Roe格式及SST湍流模型,时间方向采用全隐式GMRES方法进行迭代求解。在高超声速弹道外形(Hyper ballistic shape,HBS)标模验证的基础上,获得了类Starship飞行器典型大迎角状态下不同飞行马赫数、重心位置、操纵面偏转角、迎角和减缩频率的俯仰动导数变化规律:典型状态下,俯仰动导数超声速时为负,亚声速时为正;随不同因素的变化,Ma=0.3和Ma=5.0时的俯仰动态特性差异明显;高速下操纵面上偏会导致阻尼减小,且后翼影响更显著。计算结果表明了本文方法在宽速域、大空域复杂外形飞行器动态特性辨识中的应用价值。

两种典型非结构网格变形方法特性对比研究

非定常流动仿真中常常遇到运动边界的情形,基于物理模型的线性弹簧法和基于数学方法的径向基函数(RBFs)插值法是实现计算网格随运动边界变化的两种主要的非结构网格变形方法。以NACA0012翼型的俯仰运动为例,对上述两种方法的变形特性进行较详细地定量分析研究,比较线性弹簧法和RBFs方法的CPU计算时间和最大变形能力,分析两种方法的网格质量随俯仰角度和运动步数的关系,并给出典型状态下网格单元质量云图和流场计算结果。结果表明:基于RBFs插值的网格变形方法计算效率较高,变形能力较强且能保持较高的网格质量,是一种高效的网格变形方法。

微分理论在弹簧设计中的应用

弹簧作为电工产品，是决定高低压开关开断特性的主要元件．通过将微分理论应用于弹簧设计，提出了准确进行弹簧设计的类比法，在理论上阐明了弹簧各几何尺寸允许存在的最大偏差．

杜甫詩史與六義之比興——兼論叙事歌行與《春秋》筆削

晉杜預,爲杜甫十三世祖,著《春秋經傳集解》,其《序》文特提微、婉、顯、晦之法,懲惡勸善之義。揭示叙事傳統無數法門,爲《春秋》學之一大功臣。杜甫三十歲時,曾作《祭遠祖當陽君文》,宣稱不敢忘本,不敢違仁。於是《春秋》與詩,同爲杜氏家學。杜甫流離隴蜀,所作敍事歌行,世號“詩史”,《本事詩》所謂“推見至隱,殆無遺事”者。叙事傳人之際,遂多《春秋》書法之體現。諸如屬辭比事,筆削顯義;據事直書,美惡自見;微婉顯晦,推見至隱;以小該大,因彼見此;偏載略取,舉輕明重;直斥不宜,曲筆諱飾;彼此相形、前後相絜,行屬辭比事之法;詳略、異同、重輕、忽謹,指義見乎筆削,其大者焉。杜甫於安史之亂前後所作敍事歌行,如《麗人行》、《哀江頭》、《贈花卿》、《戲作花卿歌》、《丹青引贈曹將軍霸》、《韋諷録事宅觀曹將畫馬圖歌》、《觀公孫大娘弟子舞劍器行》諸什,除轉化《春秋》書法爲詩史之外,且多寓抒情於叙事之中。正杜甫稱元結《舂陵行》,所謂“比興體制”;章學誠所稱:“必通六義比興之旨,而後可以講春王正月之書。”叙事傳統,可以兼涵抒情傳統,由杜甫詩史,“比興發於真機,美刺該夫衆體”,可見一斑。

气动弹性计算中网格变形方法研究进展

网格变形是气动弹性计算中实现计算网格随运动边界变形的主要方法。在总结目前网格变形方法发展现状的基础上,对近几年常用的网格变形方法,即弹簧法、弹性体法、超限插值法、Delaunay背景网格法、径向基函数插值法和温度体法等做了简要的总结。根据各方法构建模型的不同,将它们分成物理模型法、数学插值法和混合方法 3类,简要介绍了各方法的基本思想和研究进展,重点比较了各方法的网格变形特性(变形能力、变形质量和变形效率)和优缺点。总结了当前流场边界与结构边界的数据传递方法,对当前气动弹性计算中遇到的网格变形的难点问题作了简要评述并对未来网格变形方法的发展方向进行了探讨。

带旋转修正的弹簧-TFI混合动网格方法

网格存在大变形时,传统的超限插值(TFI)动网格方法易于引起网格正交性问题。依据几何关系并考虑其插值特点,提出了一种带旋转修正的TFI动网格方法。对结构网格块进行分块,在子块角点间建立弹簧元,并基于弹簧类比法计算角点位移;子网格内部结点位移采用修正后的TFI动网格方法进行计算,从而形成具有弹簧-TFI混合特征的动网格新方法。以典型二维及三维黏性网格为例进行方法的有效性研究。结果表明,在显著大变形情况下,引入旋转修正得到了正交性和光顺性良好的变形网格。另外,该方法的计算效率较传统TFI动网格方法有所降低,但相比弹簧方法提高1到2个量级。

基于ALE格式的动网格方法数值模拟断面气动导数

采用有限体积法,湍流效应采用大涡模拟,及使用基于任意拉格朗日-欧拉格式的动网格方法计算任意时刻运动断面所受气动荷载。通过对已有网格生成方法——标准弹簧系数法进行改进,增加角度及边界等改进因子,大大提高了边界移动后的网格生成质量。利用强迫振动法对箱梁及边主梁断面的气动导数进行了数值模拟,计算结果与试验结果取得了较好的一致,表明采用CFD方法进行断面气动导数的数值模拟的可行性。