利用计算空气动力学来改进汽轮机通流部分的设计

《TenПθHepreTИKa》2007年4月号提供了在T-100-12．8型汽轮机高压缸现代化改造时利用反动式叶片装置对通流部分部件进行空气动力学修整的结果。

我国计算空气动力学发展中存在的问题及其对策

一、引言 自从1978年钱学森先生倡导开展计算空气动力学研究以来,我国计算空气动力学的队伍从小到大,已有相当规模。所有的空气动力学研究部门以及所有的航空航天飞行器设计部门,都有从事计算空气动力学的人员,可以说.计算空气动力学的重要性已被大家公认。从事计算空气动力学的研究人员,开展了大量的研究工作,为航空、航天、飞行器和兵器研制了大量计算软件,不少软件已获得国家科技进步一、二等奖和部委级一、二等奖;发展了不少网格生成技术、计算方法和流场显示软件,也有一些工作,达到了国际领先或国际先进水平。二十年来,计算空气动力学所取得的成绩是很大的,应该充分予以肯定。特别在我国计算机条件较落后的情况下,能获得如此迅速进展是很不容易的,这需很大的勇气和很强的拼搏精神,这是我们讨论我国计算空气动力学情况的前提。但是,也不容忽视,在计算空气动力学的发展中,也存在不少值得注意的问题。本文不讨论计算空气动力学所取得的进展,而只讨论存在的问题。目的是看清问题,提出对策,以便更好的发展我国的计算空气动力学。

火箭弹快速空气动力计算模型研究

空气动力学计算是火箭弹散布与稳定性设计的基础 ,在初步设计阶段 ,常使用大量图表数据 ,应用十分不便。文中在开发火箭弹快速设计软件的背景下 ,利用数据拟合方法 ,对大量图表数据进行曲线拟合 ,拟合误差小于 3.0 % ,平均误差小于 1 .0 % ,得到一系列气动曲线方程 ,大大简化了气动计算过程 ,对提高火箭弹的设计效率有重要的实际意义。

计算机空气动力学在OSAHS诊疗中的应用

OSAHS是指睡眠时上气道塌陷阻塞引起的呼吸暂停和通气不足,伴打鼾、血氧饱和度下降、睡眠结构紊乱等病征。OSAHS发病率极高,占4%~7%,严重者会导致全身多系统多器官病损,是全身多种疾病的源头性疾病。整夜PSG是国际公认OSAHS定量和定性诊断的金标准,无创正压通气治疗（CPAP）是OSAHS一线的治疗方法〔1〕,对于CPAP治疗失败或者有外科手术指征的OS-AHS患者，准确的上气道阻塞定位诊断，针对性的外科手术也不失为OSAHS诊疗的重要策略和手段。

翼面结冰后飞机气动力计算

防冰问题是飞机设计必须要考虑的问题,也是适航审查的重点。《翼面结冰后飞机气动力计算》一文通过采用目前在航空领域应用较为广泛的CFX商用软件、SST湍流模型模拟流场对机翼结冰进行了初步的数值模拟,模拟结果与试验结果对比,并在此基础上对结冰和未结冰的气动特性进行了研究。结果表明,在小攻角范围内,计算结果与试验的压力系数吻合很好;结冰后气动特性下降,且外侧机翼后缘的流动影响最大。

低泄漏高寿命刷式封严的数值计算

通过空气动力学计算方法探索新型低泄漏高寿命三层片式刷式封严结构。利用商用计算流体力学软件STAR-CD,用定常可压缩N-S方程对刷封进行三维流动模拟,计算不同压差下的泄漏情况。以泄漏量作为评价指标,确定新型刷式封严结构的密封特性并对其进行改进。计算结果表明:随着进出口压差的增大,泄漏量增大;改进的封严刷环结构泄漏性能优于简单的片式刷封结构;"70度模型"的泄漏性能略好于"75度模型",说明增加层与层间的夹角可以达到减少泄漏量的效果。

机翼－机身－吊架－短舱的跨声速流计算

本文通过使用多块网格的嵌合体技术，计算了机翼－机身－吊架－短舱的跨声速流场。将机翼－机身－吊架－短舱流场分为机翼－机身和吊架－短舱两个子区域，根据嵌套网格结构建立机翼－机身－吊架－短舱的组合网格，分别对这两个子区域根据相应的边界条件独立求解，然后采用嵌合体技术传递两个子区域的干扰信息，通过两个流场的耦合迭代得到机翼－机身－吊架－短舱流场的计算结果，数值模拟结果与实验结果进行了比较，两者吻合较好。

理论和计算空气动力学

空气动力学是支撑航空工业的基础科学，它阐明飞机机翼产生升力的原理，并且是设计直升机旋翼叶片和喷气发动机涡轮叶片的理论基础。本书详细描述空气动力学的基础理论知识，并提供了设计固定翼飞机的计算程序。

不同马赫数的无粘和粘性流动高阶精度隐式计算方法

应用隐式时间推进法对不同马赫数的无粘和粘性流动进行数值分析 ,给出了基于预处理方法的高阶精度隐式求解方法。方程离散采用改进的高阶精度对流迎风分裂格式。该方法通过求解曲线坐标系可压缩Euler和 Navier-Stokes方程 ,对低速到超音速范围内的无粘和粘性流动的典型问题进行了数值分析。计算结果与文献的数值结果或实验数据对比分析表明 。

三维Euler方程的分区和并行计算

三维全机绕流区域分解成多块子区域,多块区域之间采用迎风型通量守恒内边界耦合条件,分区计算总体区域,形成总体耦合流场的分区数值解。利用PVM并行环境,采用纯结点并行计算编程方式和“先进先出”的同步控制等待机制,对三维复杂流动跨音速流场相应分区实现了多区域并行计算。分析了影响并行效率的主要因素,将并行计算结果与串行计算结果和实验结果作了比较,讨论了多种区域分解数目的并行计算效率。在负载平衡程度较好时,可得到较高的并行效率。

用 Euler 方程计算某些特殊的二维分离流动

采用非定常Ｅｕｌｅｒ方程、总体时间步长、隐式时间推进，计算了几种特殊类型钝体的二维有分离绕流。一类是光滑的圆柱体，在跨音速时计算出因激波诱导分离而周期性地脱落在尾迹上的非对称涡排。另一类是带尖角的物体，如三角形柱体，计算出从尖角处脱落在尾迹上的分离旋涡，形成卡门涡街。对这两类物体，计算的平均阻力系数，分离涡脱落的Ｓｔｒｏｕｈａｌ数以及流态都与实验接近。结果表明，对于这类绕流问题，用非定常Ｅｕｌｅｒ方程计算，具有一定工程实用意义。

三维机翼跨音速颤振的分布式并行计算

以多台微机组成分布式计算系统,利用无限插值方法(TFI)生成三维多块贴体运动网格,以Navier Stokes方程为控制方程,求解三维机翼的跨音速非定常气动力,并与颤振方程耦合迭代计算,求解机翼广义位移响应的时间历程,根据广义位移的时间历程的衰减、等幅和发散振荡等情况确定机翼跨音速颤振临界条件.通过算例验证,计算结果与实验结果和理论分析相吻合.

超音速射流对发射筒底箱的冲击流场计算

本文计算分析了导弹垂直发射系统中增压箱的内部流场.计算采用守恒型格式的FLIC方法,加入显式人工粘性,捕获了超音速射流冲击流场中的激波.计算结果表明:流场中的最大压力值在射流对称中心线上,并沿径向压力逐渐减小,这一规律与Bouslog,Stanley A.等人的实验结果相吻合.

GB/T16638.1～.4-1996《空气动力学概念、量和符号》背景资料和内容简介

介绍了GB/T 1 6638.1～ .4 -1

基于重叠网格的翼型动态失速数值模拟

由于动态失速的相关特性及网格变形方法的限制性,采用重叠网格方法及广泛应用在分离流动问题中的SST k-ω湍流模型对NACA0012翼型开展了非定常动态失速的数值模拟研究,得到了动态运动过程中的气动力系数及翼型周围的流线图。研究结果表明采用的计算网格及方法不仅可以有效模拟翼型小幅振荡的动态特性,对大迎角俯仰运动的计算也具有良好的效果。同时能够精确的模拟出俯仰振荡过程中的气动力迟滞效应及大迎角动态失速时翼型前缘涡产生、脱落到再附的运动过程。

FLUENT在汽车外形设计中的应用

气动特性是汽车外形的重要性能指标之一。迄今国内对汽车外形的气动特性研究仍以风洞测试为主要手段。采用计算流体软件对汽车外形流场进行三维模拟计算是获得汽车外形气动性能的一种新手段。FLUENT软件具有3D实体造型、空气动力学计算、计算结果图形化等功能,将这些新概念、新功能引入到汽车外形的开发设计中,可以使汽车外形开发、设计实现节省时间、资金,取得更高质量的成果,从而为汽车外形的开发、设计开创了一条新的途径。

羽流问题研究概况

概要介绍了羽流研究的目的和意义，羽流研究的方法及国内外羽流研究的现状。阐明了用数值模拟的方法研究羽流问题的必要性和迫切性。

湍流大涡数值模拟进展

本文简要陈述湍流大涡数值模拟的原理、优点,着重讨论湍流大涡数值模拟方法的关键问题及其可能解决的途径,包括脉动的过滤、亚格子模型、近壁模型和标量湍流的大涡数值模拟中的特殊问题。文章强调大涡数值模拟中亚格子应力的本质是可解尺度湍流和不可解尺度湍流动量间的输运,并以作者最近提出的新型亚格子模型说明发展亚格子模型的正确途径。文章最后提出湍流大涡数值模拟近期需要迫切解决的问题和其他具有挑战性的方向。

关于建立高阶差分格式的问题

为了能在不太密的网格上捕捉到流场的细致结构，通常采用高阶精度的差分格式进行数值模拟。为能抑制计算过程中和在激波附近产生的虚假波动，本文从物理构思出发，提出了建立高阶格式的两个基本原则，作者称之为抑制波动的原则和稳定性原则。通过对典型问题的计算表明，这些原则是有效的，由此建立的二阶格式即ＮＮＤ格式无虚假波动，由此建立的三、四阶以上的格式仅在激波附近有微小波动。算例还表明，不符合文中原则的高阶格式的结果则要差得多。为了进一步克服激波附近的微小波动，文中还建议了两种方法，一种是基于熵增原则的方法，另一种是采用激波附近为二阶ＮＮＤ格式、其它区域为高阶格式的混合方法。

大曲率弯道和叶栅内的湍流数值模拟

本文在贴体曲线坐标系下应用非交错网格技术，发展了适于求解复杂流动的压力修正算法。采用速度的协变物理分量为动量方程的求解变量，推导得出一个适于任何曲线坐标系下控制单元体界面流通量的插值格式，可以有效地抑制不合理的波动压力场。计算表明，算法稳定收敛，计算值与试验值吻合良好，同时能预示通道内复杂的流动现象。