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。

基于CFD仿真的异型薄壁堰水力特性与改造路径研究

21世纪以来,截流系统在我国城市河湖水质污染控制中得到了广泛应用;受城市土地资源紧缺的影响,异形结构的溢流装置亦大量存在。一方面,溢流装置的出流效率及其对雨水排放的影响并没有得到足够的重视;另一方面,城市水文监测设施的匮乏,也给这些影响的量化带来了技术障碍。以南昌市青山湖溢流装置为例,同时构建了异型结构薄壁堰的物理模型与数值模型,分析了溢流堰的流态与过流效率,并针对存在的问题提出可行的改造方案。主要结果:①原装置出流效率差,溢流堰在自由出流方式下的总体过流能力弱,流量系数为0.301,较相同工况下的标准薄壁堰的流量系数0.418低28%;过渡段内,“漩涡”、脱壁、顶部“空气腔”等现象都比较严重,流态问题突出。②改造方案中,“闸代堰”的甲、乙方案过流能力得到提升,设计工况下的流量较原方案分别提升了24%、19%,且出流效率大幅提高,单宽流量提升了719%、683%;“闸堰结合”方案在改善过流能力的同时还保留了堰流控制管理的便利性。同时采用物理模型和CFD数值模拟的方法,既能解决城市溢流堰的数值模型率定与验证困难,又可在数值仿真实验中完成溢流堰的问题诊断与改造方案的比选,为城市排水系统的建设与改造提供了一个新的思路。

排气活门安装流场分析

本文通过三维流场仿真模拟排气活门在真实装机状态下,上方以及周围有设备时对其流场环境的影响,并给出最小自由流通区域,用于指导飞机设计时活门的安装布置。

基于计算流体力学的循环圆设计参数对液力变矩器的性能影响预测

为了提高改型设计效率,建立了液力变矩器参数化流道模型并进行三维流场仿真计算,与试验数据对比结果验证了参数化模型的可靠性。在此基础上,分别研究了相对截面积、扁平率、循环圆径向比和进出口半径等循环圆设计参数对液力变矩器性能的影响,并对比分析了各设计参数对液力性能的影响程度。结果表明,相对截面积对失速泵轮能容系数影响最大,但对失速变矩比和最大效率影响最小;扁平率、泵轮出口半径和导轮进出口半径对失速变矩比均有较大影响;而泵轮出口半径对最大效率影响最大。研究结果为液力变矩器的优化设计提供了理论参考。

叶片偏转角对液力变矩器的性能影响规律

建立了液力变矩器三维流道模型并进行流场仿真计算,将计算结果与试验数据进行对比,验证了仿真策略的正确性。基于流场仿真策略分别研究了液力变矩器泵轮、涡轮和导轮叶片偏转角对性能的影响规律。结果表明,各叶轮叶片偏转角对液力性能均有较大影响,导轮叶片偏转角对失速泵轮转矩系数影响最大,且随着偏转角的增大,失速泵轮转矩系数先减小后趋于平缓;涡轮叶片偏转角对失速变矩比和最大效率影响最大,且随着偏转角的增大,失速变矩比和最大效率均趋于减小。研究结果为液力变矩器的改型和性能优化设计提供了理论参考。