基于非结构网格求解器的CHN-T1标模气动特性计算研究

高可信度计算流体力学(CFD)技术在大型运输机精细化气动设计中发挥着越来越重要的作用。虽然目前基于RANS方程的数值模拟技术已经应用于大型运输机复杂外形的气动性能计算与分析中,但其可信度仍需进一步确认。针对AeCW-1组委会发布的CHN-T1运输机标模,采用基于RANS方程的非结构网格求解器TNS进行了气动性能计算,并与组委会提供的风洞试验结果进行了对比。此外,还研究了网格量和湍流模型等因素对巡航气动特性计算结果的影响,以及支撑干扰和静气弹变形对跨声速抖振特性的影响。结果表明,TNS预测的巡航升阻比及跨声速抖振特性等气动性能与试验值吻合良好,计算结果完全位于试验值误差带内,验证了所采用的非结构网格求解器在大型运输机复杂外形气动力预测中的可靠性。

基于非结构网格求解器的DES和DDES数值模拟研究

为了提高大分离流动的数值模拟的精准度,开展了高阶湍流数值模拟的方法研究,即混合LES/RANS模型中的DES类方法。其计算模块的开发主要基于内部代码(非结构计算平台—UNSMB)来进行,开发了基于Spalart-Allmaras模型的SA-DES和SA-DDES模块。主要阐述这两种湍流模拟方法的基本理论格式和算例验证计算的相关情况,即分别开展了45°NACA0012翼型和钝前缘三角翼VFE-2构型的算例计算。计算结果表明:UNSMB平台的DES和DDES模块可以应用于大分离流动及复杂漩涡运动的数值模拟计算,并具备良好的计算精准度,可以解析和捕捉由流场内部自身所诱导的强非定常运动和漩涡结构。

一种工程实用的两方程转捩模型及模块化实现

介绍一种工程实用的两方程转捩模型及其模块化软件实现方法,目的是在自研结构网格求解器中建立粘性计算时自动预测边界层转捩的能力。具体实现中,通过引入两个由当地变量定义的关于间歇因子和当地转捩动量厚度雷诺数的输送方程,并引入一组通过标定得到的经验关联关系修正公式来模化边界层的转捩过程,采用LU-SGS隐式算法进行模型方程的统一迭代求解。通过一组从低速到高速的经典算例确认计算,结果表明:发展的自由转捩预测程序对转捩位置侦测具有良好的敏感性,对涉及自然转捩、旁路转捩和分离诱导转捩的算例都有较好的适应性;通过引入自由转捩预测机制,能有效提高粘性流动精确模拟能力,提高阻力预测精度。针对跨声速和高超声速问题开展的初步应用研究还表明:尽管采用的转捩模型最初是从低速和二维问题发展得到的,但对高速流动和三维问题也部分适用,有助于提高阻力和热流的预测精度,显示其工程实用性。