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基于离散伴随方法的翼型定常/非定常气动优化设计
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作者 王士源 杨爱明 《复旦学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期209-215,共7页
为了有效提升翼型的气动性能,本文发展了一种基于离散伴随方法的翼型定常/非定常气动优化设计方法。应用该方法,对给定目标压力下的翼型反设计问题和振荡翼型的时平均阻力优化问题进行了研究,所得结果表明:反设计得到的翼型几何外形与... 为了有效提升翼型的气动性能,本文发展了一种基于离散伴随方法的翼型定常/非定常气动优化设计方法。应用该方法,对给定目标压力下的翼型反设计问题和振荡翼型的时平均阻力优化问题进行了研究,所得结果表明:反设计得到的翼型几何外形与目标翼型高度一致;振荡翼型的阻力优化计算经过12次迭代后,时平均阻力降低了约40%。 展开更多
关键词 离散伴随方法 气动优化设计 振荡翼型 时平均阻力
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平均攻角和振幅对振荡翼型气动特性的影响 被引量:4
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作者 李绍斌 董贺峰 宋西镇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1288-1294,共7页
采用一种基于k-ωSST模型和γ-θ转捩模型的雷诺平均N-S方程数值方法,对雷诺数Re=1.35x10^5下的NACA0012振荡翼型和静态翼型非定常流场和升力特性进行模拟,在缩减频率K=0.1的条件下研究了翼型振荡运动中平均攻角和振幅对平均升力系数... 采用一种基于k-ωSST模型和γ-θ转捩模型的雷诺平均N-S方程数值方法,对雷诺数Re=1.35x10^5下的NACA0012振荡翼型和静态翼型非定常流场和升力特性进行模拟,在缩减频率K=0.1的条件下研究了翼型振荡运动中平均攻角和振幅对平均升力系数的影响,并与静态翼型的升力特性及实验结果进行了对比。结果表明:当平均攻角小于临界攻角时,翼型的振荡运动会降低平均升力系数,当平均攻角大于临界攻角同时最小攻角小于临界攻角时,翼型的振荡可以提高平均升力系数。在平均攻角为12°~17°时,翼型振幅为6°左右时可获得最大平均升力系数,与静态翼型相比,平均升力系数可提高30%~45.7%。当振荡过程中最小攻角对应静态翼型轻失速攻角时,翼型上仰阶段前缘涡的产生和集中涡的稳定附着是平均升力系数大幅度阶跃式提升的原因,静态翼型与振荡翼型的组合可提高升力并拓宽攻角范围。 展开更多
关键词 振荡翼型 升力系数 转捩模型 平均攻角 振幅
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跨声速粘性流绕振荡翼型的非定常计算 被引量:1
3
作者 温功碧 郭大海 陈作斌 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1996年第4期363-369,共7页
本文采用时间和空间二阶精度的Beam-Warming格式和Baldwig-Lomax代数湍流模式及q-ω二方程微分模式,结合网格自适应技术,数值模拟N-S方程。计算了跨声速下的翼型非定常运动,包括俯仰、浮沉和前后平移... 本文采用时间和空间二阶精度的Beam-Warming格式和Baldwig-Lomax代数湍流模式及q-ω二方程微分模式,结合网格自适应技术,数值模拟N-S方程。计算了跨声速下的翼型非定常运动,包括俯仰、浮沉和前后平移振荡。结果表明,压力分布和气动系数与实验基本符合,微分模式和自适应网格能够显著提高激波和边界层计算精度。 展开更多
关键词 跨声速流 振荡翼型 N-S方程 粘性流
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基于时间谱方法的振荡翼型非定常粘性绕流数值模拟 被引量:1
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作者 程苏堃 杨小权 杨爱明 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2013年第5期670-675,共6页
采用时间谱方法求解周期性非定常Navier-Stokes方程,对绕振荡翼型非定常粘性流动进行了数值模拟研究。方程中对流项离散采用Roe′s FDS格式,时间项采用基于时间谱方法的傅里叶表达式离散,并引入伪时间项。为提高计算效率,时间推进采用隐... 采用时间谱方法求解周期性非定常Navier-Stokes方程,对绕振荡翼型非定常粘性流动进行了数值模拟研究。方程中对流项离散采用Roe′s FDS格式,时间项采用基于时间谱方法的傅里叶表达式离散,并引入伪时间项。为提高计算效率,时间推进采用隐式BLU-SGS方法。对绕振荡NACA0012翼型的亚声速和跨声速非定常粘性绕流进行数值模拟,计算结果与实验值吻合很好。 展开更多
关键词 周期性非定常流动 时间谱方法 振荡翼型
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振荡翼型非定常流动数值模拟研究 被引量:8
5
作者 张正秋 邹正平 刘火星 《燃气涡轮试验与研究》 2009年第3期1-8,共8页
进一步完善了非定常雷诺平均N-S方程求解程序,并借助运动网格生成方法,对周期性俯仰运动下NACA0012翼型的非失速绕流和动态失速问题进行了数值模拟研究,分析了振荡翼型的迟滞效应以及俯仰运动各个参数对迟滞效应的影响。数值模拟结果与... 进一步完善了非定常雷诺平均N-S方程求解程序,并借助运动网格生成方法,对周期性俯仰运动下NACA0012翼型的非失速绕流和动态失速问题进行了数值模拟研究,分析了振荡翼型的迟滞效应以及俯仰运动各个参数对迟滞效应的影响。数值模拟结果与实验结果对比表明,本文发展的数值模拟方法在模拟非失速绕流时是可靠的;结果还表明,随着振幅、折合频率的增加迟滞效应增强,平均攻角对迟滞效应无影响;保持无量纲参数——振幅和折合频率的乘积——恒定时,迟滞效应相同。在模拟动态失速问题时,本文方法在深度失速下结果与实验符合较好,而在轻度失速下符合较差,经分析表明这是不同条件下非定常流动对湍流模型和转捩的敏感程度不同所致。 展开更多
关键词 非失速 动态失速 振荡翼型 迟滞效应
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涡量控制对自主推进俯仰振荡翼型推进效率的影响
6
作者 王亮 王明 吴锤结 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期337-341,共5页
用自适应多重网格法和浸没边界法对俯仰振荡翼型的自主推进进行了数值模拟.在研究翼型原地摆动和自主推进的基础上,提出了一种确定俯仰振荡翼型推力的新方法,在得到推进效率与斯特劳哈尔(Strouhal)数关系的同时,还得到了斯特劳哈尔数与... 用自适应多重网格法和浸没边界法对俯仰振荡翼型的自主推进进行了数值模拟.在研究翼型原地摆动和自主推进的基础上,提出了一种确定俯仰振荡翼型推力的新方法,在得到推进效率与斯特劳哈尔(Strouhal)数关系的同时,还得到了斯特劳哈尔数与雷诺数之间的关系.通过分析不同推进效率下涡量场的演化规律发现,当尾迹中有正负涡抵消时,推进效率就会降低;反之,若出现同号涡的合并时,推进效率就会提高,从而说明涡量控制过程对推进效率的影响起着决定性的作用. 展开更多
关键词 自适应多重网格法 自主推进俯仰振荡翼型 涡量控制 推进效率 斯特劳哈尔(Strouhal)数
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俯仰振荡翼型流场的离散涡数值模拟
7
作者 傅翔 李高华 王福新 《微型电脑应用》 2018年第1期1-6,共6页
利用离散涡方法对俯仰振荡翼型诱导出的非定常流场进行了数值模拟。针对以往离散涡方法无法精确计算前缘涡脱落的问题,利用边界层涡量和分离点处脱落涡量的关系,推导出了高攻角情况下前缘涡脱落位置以及环量的计算公式。分析了高低两种... 利用离散涡方法对俯仰振荡翼型诱导出的非定常流场进行了数值模拟。针对以往离散涡方法无法精确计算前缘涡脱落的问题,利用边界层涡量和分离点处脱落涡量的关系,推导出了高攻角情况下前缘涡脱落位置以及环量的计算公式。分析了高低两种攻角振幅对应的前缘涡和尾缘涡的生长以及脱落过程,结合流场对翼型所受升力的演化过程进行了定量化研究。结果表明,振荡的攻角幅值越大,升力极值越大,由于前缘涡脱落导致的升力下降的程度愈加剧烈。 展开更多
关键词 离散涡方法 俯仰振荡翼型 前缘涡
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振荡翼型/襟翼绕流数值研究
8
作者 张馨元 《科技创新导报》 2017年第29期14-19,共6页
采用Roe通量微分分裂格式离散Navier-Stokes(N-S)方程组的对流项,用统一时间步长的伪时间子迭代隐式LU-SGS方法进行时间推进,利用变形网格方法求解任意拉格朗日-欧拉(ALE)坐标下的N-S方程组,对NACA-0012翼型小幅振荡和动态失速以及三段... 采用Roe通量微分分裂格式离散Navier-Stokes(N-S)方程组的对流项,用统一时间步长的伪时间子迭代隐式LU-SGS方法进行时间推进,利用变形网格方法求解任意拉格朗日-欧拉(ALE)坐标下的N-S方程组,对NACA-0012翼型小幅振荡和动态失速以及三段翼型振荡襟翼等非定常流动进行了数值分析;通过与可获得的实验结果对比,吻合良好。与此同时,还对比分析了代数B-L、两方程SST及k-g等三种湍流模式的表现,总体上SST和k-g模式结果优于B-L模式;在动态失速流动中,SST模式较k-g模式更靠近测量值;采用SST模式对三段翼型振荡襟翼流场进行详细研究,分析流动特点及其与升力特性之间的关系。 展开更多
关键词 动网格 深失速 振荡翼型/襟翼
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带有结构非线性的跨音速翼型颤振特性研究 被引量:6
9
作者 杨永年 叶正寅 《计算物理》 CSCD 北大核心 2002年第2期173-176,共4页
以非定常N S方程为主管方程 ,采用时间推进的方法 ,计算翼型振荡的瞬态非定常气动力 ,并与带有结构非线性的颤振方程耦合求解 ,计算了带有结构刚度非线性 (间隙型 ,三次型刚度非线性 )和结构阻尼非线性 (三次型阻尼非线性 )的结构响应... 以非定常N S方程为主管方程 ,采用时间推进的方法 ,计算翼型振荡的瞬态非定常气动力 ,并与带有结构非线性的颤振方程耦合求解 ,计算了带有结构刚度非线性 (间隙型 ,三次型刚度非线性 )和结构阻尼非线性 (三次型阻尼非线性 )的结构响应特性和颤振特性 .计算研究表明 ,由于同时具有结构和气动非线性 。 展开更多
关键词 跨音速颤振 结构非线性 N-S方程 飞行器 翼型振荡 瞬态非定常气动力
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翼型跨声速动态失速过程的数值研究 被引量:6
10
作者 郭广利 杨永年 叶正寅 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1998年第2期205-209,共5页
本文发展了一种模拟翼型跨声速动态失速过程的数值方法。采用LU分解隐式NND格式求解了二维非定常可压N-S方程组,湍流模型采用Baldwin-Lomax双层代数模型。计算网格采用相对翼型固定的贴体运动网格。主要模拟了N... 本文发展了一种模拟翼型跨声速动态失速过程的数值方法。采用LU分解隐式NND格式求解了二维非定常可压N-S方程组,湍流模型采用Baldwin-Lomax双层代数模型。计算网格采用相对翼型固定的贴体运动网格。主要模拟了NACA0012翼型做俯仰简谐振荡运动时的跨声速动态失速过程,并讨论了振荡频率、振幅及平均迎角对动态失速过程的影响。 展开更多
关键词 跨声速 振荡翼型 动态失速 数值模拟 翼型
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基于时间谱方法的振荡翼型和机翼非定常黏性绕流数值模拟 被引量:13
11
作者 杨小权 程苏堃 +1 位作者 杨爱明 孙刚 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期787-797,共11页
传统的双时间方法在非定常计算中长时间的过渡迭代推进求解导致其计算效率相对较低,针对周期性非定常流动问题的流动特征,发展了一种基于离散傅里叶变换的高效时间谱方法,用于求解振荡翼型和机翼的非定常黏性绕流。在时空耦合的雷诺平均... 传统的双时间方法在非定常计算中长时间的过渡迭代推进求解导致其计算效率相对较低,针对周期性非定常流动问题的流动特征,发展了一种基于离散傅里叶变换的高效时间谱方法,用于求解振荡翼型和机翼的非定常黏性绕流。在时空耦合的雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程的求解中,对流项的离散应用了Roe的通量差分格式,物理时间项的离散方法为时间谱方法,伪时间推进采用了隐式LU-SGS(Lower-Upper Symmetric Gauss-Seidel)格式。考虑到湍流的时空耦合效应,时空耦合的Spalart-Allmaras一方程湍流模型的物理时间项同样采用时间谱方法进行离散。为了进一步提高计算效率,当地时间步长和多重网格技术等加速收敛的措施均被采用。算例对俯仰振荡NACA0012翼型和Lann机翼的周期性非定常流场进行了数值计算。结果表明:对于周期性非定常流场的数值模拟,相比于传统的双时间方法,用时间谱方法近似物理时间项,不仅能够提高流场的计算精度,而且更能够大幅度提高计算效率。 展开更多
关键词 周期性非定常流动 时间谱方法 双时间方法 俯仰振荡翼型 机翼 多重网格 数值模拟
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振荡翼型非定常气动特性数值模拟 被引量:4
12
作者 李媛 康顺 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1505-1508,共4页
本文采用URANS方法对NACA0012翼型在不同振荡方式下的非定常气动特性进行了数值模拟,并与实验和文献中DNS计算结果进行对比,结果显示:URANS方法较好地显示出翼型的俯仰振荡气动特性和近壁面速度随攻角变化规律,但未能模拟出前缘分离泡... 本文采用URANS方法对NACA0012翼型在不同振荡方式下的非定常气动特性进行了数值模拟,并与实验和文献中DNS计算结果进行对比,结果显示:URANS方法较好地显示出翼型的俯仰振荡气动特性和近壁面速度随攻角变化规律,但未能模拟出前缘分离泡的生成和发展;对于沉浮振荡翼型,URANS方法能够模拟出尾涡的结构和尾涡间的相互作用。文中还对低频和高频振荡翼型的气动特性进行了分析。 展开更多
关键词 振荡翼型 非定常 数值模拟
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格尼襟翼在振荡翼型上的应用研究
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作者 余风 《国际航空》 北大核心 2008年第2期58-59,共2页
结构简单的格尼襟翼不仅可以用来增加机翼的升力,还可以改善振荡机翼的滞后效应。
关键词 格尼襟翼 振荡翼型 应用 振荡机翼 滞后效应
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变形振荡翼的动态失速特性研究 被引量:3
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作者 张俊伟 张伟 +1 位作者 夏鹏 朱兵 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2019年第3期331-338,共8页
该文针对NACA0012振荡翼型动态失速流动现象,采用二维非定常数值模拟的方法,在考察湍流模型和网格分辨率影响的基础上,对比了动网格、多参考系动流域和网格点直接更新法模拟翼型动态失速引起气动力非线性迟滞特性的能力,并侧重分析了轻... 该文针对NACA0012振荡翼型动态失速流动现象,采用二维非定常数值模拟的方法,在考察湍流模型和网格分辨率影响的基础上,对比了动网格、多参考系动流域和网格点直接更新法模拟翼型动态失速引起气动力非线性迟滞特性的能力,并侧重分析了轻失速和深失速工况、刚性翼和圆弧变形翼的升阻力曲线及涡量场随攻角变化的演化过程。结果表明:(1)三种模拟振荡翼流场的数值计算方法是等价的;(2)轻失速和深失速工况下的流场结构区别明显,轻失速在振荡周期内流场结构变化不大,而深失速流场出现了明显的分离涡结构,变化剧烈;(3)不同大小变形量对翼型升力系数有着明显影响;合适的变形量大小能够减弱翼型下俯过程中的升力振荡现象;变形量的增大可抑制上仰过程中涡的分离,从而推迟了深失速迟滞效应的发生。 展开更多
关键词 振荡翼型 圆弧变形 动态失速 迟滞效应
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基于浸入式边界方法的圆柱-振荡翼型流动干涉数值模拟研究
15
作者 王卓 杜林 孙晓峰 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS 2024年第4期136-158,共23页
本文研究了圆柱尾迹中振荡翼型的动力学特性,通过浸入式边界方法结合自适应网格技术对雷诺数为1100的二维模型开展了数值模拟计算,重点关注圆柱翼型间距和振荡频率这两个关键参数的影响.文中给出了翼型动力学响应随上述两个参数的变化规... 本文研究了圆柱尾迹中振荡翼型的动力学特性,通过浸入式边界方法结合自适应网格技术对雷诺数为1100的二维模型开展了数值模拟计算,重点关注圆柱翼型间距和振荡频率这两个关键参数的影响.文中给出了翼型动力学响应随上述两个参数的变化规律,包括流动作用力、频率特征以及翼型与流动之间的能量交换过程,结果表明圆柱尾迹能够显著改变翼型阻力的大小,并且对通过翼型升力所产生的能量交换过程具有重要影响.在某些特定流动工况下,翼型振荡会与尾迹之间呈现出1:1,1:2和1:3不同的同步模式.值得注意的是,1:2同步对应着一种非对称的涡脱落形态,在此工况下,即使翼型的振荡和上游圆柱尾迹都存在明显的周期性,翼型上依然存在非零的时均升力及力矩.此外由于圆柱尾迹与翼型振荡之间的强烈非线性干涉,在翼型响应中出现了新的频率条带,该条带满足非线性频率叠加关系.本文还发现振荡幅值对于同步现象具有重要影响. 展开更多
关键词 自适应网格技术 振荡翼型 能量交换过程 圆柱尾迹 动力学响应 频率特征 非线性频率 涡脱落
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Numerical Investigation of an Oscillating Airfoil using Immersed Boundary Method 被引量:5
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作者 Guohua Zhong Lin Du Xiaofeng Sun 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 2011年第5期413-422,共10页
Based on the immersed boundary method,a numerical simulation for an oscillating airfoil is established and a preliminary analysis of the oscillating airfoil is presented with an emphasis on the physical understanding ... Based on the immersed boundary method,a numerical simulation for an oscillating airfoil is established and a preliminary analysis of the oscillating airfoil is presented with an emphasis on the physical understanding of fluid-structure interaction.In order to validate the method,two simulation cases:oscillating circular cylinder at low K-C number and two degrees of freedom oscillating cylinder are carried out first and the results are in good agreement with the previous researches.In the oscillating airfoil simulation,it is found that the reduced velocity U* is a very sensitive factor and especially U*~2.8 is the critical stable boundary in the present work.The method shows the predominance of time saving in computational process for such a complicated fluid-structure interaction problem. 展开更多
关键词 振荡翼型 数值模拟 边界 结构相互作用 验证方法 计算过程 摆动缸 流体
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