含粗骨料尾砂膏体长距离管输流变特性及阻力预测

为探明质量浓度、粗骨料含量、灰砂质量比和水化时间对膏体长距离管输流变特性的影响,本文基于正交设计开展流变实验,采用回归分析建立流变参数预测模型,在此基础上通过理论推导建立管道阻力预测模型,采用现场实测数据验证阻力预测结果的可靠性。结果表明:含粗骨料尾砂膏体属于宾汉流体,质量浓度和粗骨料含量对膏体流变参数的影响最显著;屈服应力随质量浓度的增大呈指数增长,随粗骨料含量的增加呈指数减小,随水化时间的增加呈线性增长,与灰砂质量比的关系不大;塑性粘度随质量浓度的增大呈指数增长,随粗骨料含量的增加呈线性减小,随灰砂质量比和水化时间的增加呈线性增长;建立的流变参数预测模型平均误差小于4.3%,基于宾汉流变模型建立的管道阻力模型预测值比现场实测值偏大12.5%,满足工程应用的精度要求。

考虑二次本构关系的湍流模型对翼身组合体阻力预测的影响分析

使用自行发展的MFlow求解器对第六届AIAA阻力预测会议的翼身组合体外形进行了数值模拟研究。在文章中着重对比了线性涡黏模型和考虑二次本构关系的湍流模型的数值模拟结果,并与试验结果进行了比较。研究发现,考虑二次本构关系的湍流模型能够比较准确地预测翼身组合体的气动特性,而线性涡黏模型从迎角3.5°开始,高估了翼身结合处的分离流动,导致预测的气动力与试验结果差异较大。对翼身结合处局部流动和压力分布的详细分析,展示了两种模型预测的气动特性差别很大的原因。

基于模糊神经网络的拖拉机耕作牵引阻力预测研究

【目的】针对现有拖拉机耕作能量利用率低、不能根据实际情况合理分配发动机功率的问题.通过研究拖拉机耕作的耕深、速度与牵引阻力之间的复杂关系,并最终对该过程构建牵引阻力预测模型.【方法】基于此提出1种改进模糊神经网络(FNN)的牵引阻力预测方法,以耕作时的耕深、速度和牵引阻力为研究对象,通过基于密度的噪声应用空间聚类(DBSCAN)聚类算法确定FNN的初始结构和模糊规则数,并设计使用最小二乘法与反向传播算法组成的混合学习算法来实现模型的训练.【结果】将优化的模糊神经网络模型与支持向量机(SVM)、随机森林(RandomForest)对比后发现,DBSCAN优化后的FNN平均相对误差为4.36%,比其他2种模型分别低1.68%、2.40%.【结论】利用改进的FNN能够精确的预测出耕作时的牵引阻力大小,为后续的拖拉机能量管理和功率分配的研究提供了基础.

NASA-CRM阻力预测模型的计算验证

采用自研的非结构网格解算器UNSMB进行了AIAA第四届阻力会议提供的NASA-CRM翼身组合体(WB)以及翼身组合加平尾(WBT)两种构型的计算验证。重点分析了WBT模型的网格收敛特性、升阻力曲线、雷诺数效应、下洗效应以及压力分布等,并把计算结果与阻力预测会议上ONERA的计算结果进行了对比。分析结果显示,非结构混合网格解算器的计算结果与ONERA的计算结果吻合度较好,同时在一定程度上验证与确认了解算器的阻力预测精度。

宽窄齿耕作阻力预测理论的研究(一)

首次给出了带有耕作速度项的完整的宽窄齿耕作阻力预测模型。通过力学分析,把宽窄齿的耕作阻力分解成侧刃剪切阻力、底刃切削阻力、土壤挤压阻力、摩擦阻力和惯性力阻力,并应用土壤力学参数与加载速度的关系的研究成果,推导得到了上述阻力的显式表达式。耕作速度对阻力的影响体现在剪切阻力、摩擦阻力和惯性力阻力上。

面向非结构混合网格高精度阻力预测的梯度求解方法

针对非结构混合网格的特点,通过改进传统的Green-Gauss梯度求解方法,提出了一种可提高非结构混合网格黏性计算精度的节点型Green-Gauss梯度求解方法。利用改进后的方法,完成了DLR-F4翼身组合体算例的计算和对比分析。改进后的梯度求解方法残差收敛更好,下降量级更多,阻力系数和试验吻合更好,激波区域压力分布和分离区域流场细节的模拟更精确,说明改进后的梯度求解方法有效提高了程序的鲁棒性和阻力预测精度,验证了方法的有效性。采用改进后的方法对第5届AIAA阻力预测研讨会的通用研究模型(CRM)进行了详细的模拟分析,结果表明:改进的梯度求解方法更加适用于非结构混合网格的黏性计算,计算精准度达到国际同类CFD软件水平,进一步验证了改进方法的可靠性。

面向混合网格高精度阻力预测的熵修正方法

Roe通量差分分裂格式具有耗散小、分辨率高等特点,在亚跨超声速流场模拟中得到广泛应用,但空间离散时需要对Roe平均矩阵的特征值进行熵修正,使用熵修正会增大耗散,影响阻力的求解精度。本文针对非结构混合网格中Roe格式熵修正的特点,通过改进传统的Roe格式Harten-Yee熵修正方法,提出了一种可提高非结构混合网格黏性计算精度的Harten-Yee熵修正改进方法。利用改进后的方法,完成了DLR-F4翼身组合体算例的计算和对比分析,改进后的熵修正方法残差收敛特性与原始Harten-Yee熵修正一致,计算精度提高,计算结果和无熵修正时基本一致,说明改进后的熵修正方法既保留了使用熵修正带来的程序鲁棒性等优点,同时把熵修正对阻力预测精度的影响降到了最低,验证了方法的有效性。采用改进后方法对第3届AIAA阻力会议的计算模型DLR-F6翼身组合体进行了详细的模拟,分析了网格收敛性和雷诺数的影响。结果表明:改进的Harten-Yee熵修正,更加适用于非结构混合网格的黏性计算,计算精准度达到国际同类CFD软件水平,进一步验证了改进方法的可靠性。

数值模拟方法对NASA CRM模型阻力预测的影响

在复杂工程外形的数值模拟中,网格类型、规模和分布、湍流模型、数值格式等都会不同程度影响模拟结果。如何评估这些模拟方法对模拟结果的影响,并识别对模拟结果影响较显著的因素,对于CFD的发展方向有积极的借鉴指导意义。为了综合研究不同因素对商用运输机外形阻力预测的影响,以AIAA第六届阻力预测会议外形NASA CRM为研究对象,同时考虑了网格、湍流模型、无黏通量格式和体心梯度求解方法等因素对阻力预测的影响。分析中采用枚举法和正交试验设计两种方法,并使用了基于聚类分析的定性敏感性分析方法和基于Mckay主影响分析的定量方法,识别出对阻力预测影响较大的因素,这为数值模拟方法的发展指明了方向。

基于CFD的两栖车辆水上阻力预测

针对两栖车辆水上阻力难于预测的问题,研究了基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)的外流场数值计算方法,提出结合车辆水上运动模型预测车辆高速航行时水上阻力的方法,分析了外流场数值计算中数学模型、定解条件、两相流模型以及流场网格划分和边界条件处理方法等问题;通过修改刚体空间运动方程,构建了两栖车辆水上运动模型,实现了引入车辆水上运动模型的两栖车辆水上绕流场计算。试验结果表明:基于CFD的两栖车辆水上阻力预测方法具有良好的预测精度。

基于广义Richardson外插方法的阻力预测精度分析

利用计算流体力学(CFD)方法预测阻力是飞行器气动设计中的关键环节。采用广义Richardson外插方法分别对数值方法预测二维简单构型的压差阻力、摩擦阻力和三维复杂构型的总阻力的精度进行了分析。在NACA 0012翼型无黏绕流和平板湍流边界层两个算例中验证了NSAWET程序和广义Richardson外插方法,分别得到数值算法预测压差阻力和摩擦阻力能达到的名义精度。进而模拟三维通用研究模型(CRM)翼身组合体绕流,得到的阻力名义精确值在DPW 5的统计误差带范围之内;综合DPW 5的计算结果来看,不同CFD解算器的结果之间存在一定差别,阻力预测精度总体上不符合二阶。可见,标准Richardson方法采用的二阶精度假设难以普遍适用,有必要采用广义Richardson外插方法得到名义精度。针对不合理的名义精度,采用Roache建议的方法加以限制。广义Richardson外插方法有助于提高误差分析的合理性,可以进一步降低网格对阻力预测的影响。

低压汽轮机电液调节系统内部流道阻力研究

低压汽轮机电液调节系统中的保安集成块内部流道阻力直接影响到先导油压的动态泄压品质。通过CFD仿真分析了保安集成块内部的三种π形流道模块单元、T形正交与非正交流道模块单元以及直角交叉兼具突扩特征的流道模块单元的流动机制,对比各自的流量-压力损失特性,提出一种简易预测集成块复杂流道阻力的方法。结果表明:在直角转弯流道中,适当增大液流流动的曲率半径,可减小压力损失;同等流量下,直角交叉兼突扩特征的流道模块单元压力损失最大。

基于回归分析方法的船舶阻力估算

阻力预测是船舶设计的重要环节。本文采用多种阻力预测方法对KCS船舶、KVLCC2船舶、Wigley船型以及NPL圆舭艇的阻力进行估算,验证多种阻力预测方法的计算精度和可靠性,探究各种阻力预测方法的适用范围。结果表明,基于回归分析方法计算常规排水型船舶阻力和基于细长体方法计算瘦长船型和方尾船阻力的方案可行。船型特征是选择阻力预测方法的首要因素。细长体理论计算的自由面波形结果基本令人满意。本文对船舶阻力估算方法的研究起到一定的借鉴和参考作用,同时也提供了一系列阻力计算的验证算例。

基于广义回归神经网络的积冰后三维机翼阻力增量预测方法

针对现有的积冰后阻力系数预测模型与实验数据误差较大,而且无法满足三维机翼的预测需求的问题,提出了一种基于广义回归神经网络的改进预测方法。基于现有的积冰理论和实验结果,分析了可能影响积冰外形的环境参数,并针对三维机翼的特点对上述参数进行修正,从中抽取了影响最大的一组影响因素作为网络的输入。为了达到最优的结果,采用交叉验证的方法预估平滑参数。仿真结果表明,该方法对于无后掠机翼的预测结果的精确度显著高于现有的Bragg,Gray,HPC模型,同时对于有后掠的机翼依旧能保持较高的精度。

基于SVM的矿井通风阻力系数影响因素分析与预测

矿井通风阻力系数是通风安全最重要的基础参数之一,为了实现矿井通风阻力系数简单准确地预测,提出了利用支持向量机(SVM)来预测矿井通风阻力系数的方法。通过分析影响因子与矿井通风阻力系数的相关性关系,并利用MATLAB逐步建立单影响因素与矿井通风阻力系数、多影响因素与矿井通风阻力系数之间的SVM预测模型,对比分析各预测模型的相对误差,确定最佳矿井通风阻力系数预测模型,即当输入模型影响因素为巷道断面积、周长和支护方式时,预测相对误差小于10%的样本数占测试样本的76%,相对误差小于20%的样本数占测试样本的90%。结果表明:该预测方法在矿井通风阻力系数预测中是可行的,并具较高的准确性。

航天服软关节小样本阻力矩预测方法研究

为实现在航天服设计阶段对关节阻力矩的快速预测和评估,提出了小样本条件下的航天服软关节阻力矩预测方法。分析了Preisach模型用于关节阻力矩预测时误差产生的原因,并利用其积分平面性质对模型进行了修正,降低了预测误差;推导了修正后的Preisach模型在小样本条件下的预测误差,得到了输入数据对模型积分平面表征的贡献度,据此提出了小样本阻力矩预测方法。运用该方法进行了复杂运动的阻力矩预测,预测结果的最大误差显著降低,表明小样本阻力矩预测方法能够在满足预测精度要求的前提下降低对样本数据的需求。

基于非结构混合网格的CHN-T1标模气动特性预测

本文使用自行研制的基于非结构混合网格的亚跨超声速流场解算器MFlow,对AeCW-1提供的客机标模CHN-T1进行了数值模拟研究。介绍了非结构混合网格的生成情况,重点分析了网格收敛特性、压力分布、气动特性曲线、流动分离等。计算得到了近似线性的网格收敛特性。随着网格加密,对激波和分离气泡的模拟更精细。尾支撑对气动特性的影响非常明显,特别是对平尾气动特性有很大影响。机翼静气动弹性变形的影响主要是使升力系数和阻力系数减小。湍流模型的QCR修正对大迎角计算结果有较大的影响。计算结果表明,MFlow程序能够准确地预测客机标模的气动特性。

大型飞机阻力预示与减阻研究

简要说明了大型飞机减阻的重要意义,对国内外大型飞机计算流体动力学(CFD)和风洞实验等阻力预示技术进行了初步的评估和分析,重点论述了大型飞机减阻气动布局及装置、减低诱导阻力方法和减低摩阻方法的研究现状和发展趋势,指出中国需要进一步提高CFD和风洞实验阻力预示技术水平,同时加强对气动布局、优化设计以及流动控制等基础科学技术问题的研究．对中国发展大型飞机能起到借鉴和参考的作用．

运输类飞机巡航阻力CFD计算分析

针对运输类飞机设计过程中的巡航阻力准确预测问题,采用基于多块结构网格求解三维雷诺平均Navier-Stokes方程的并行流动求解器"CCFTD-MB",对AIAA阻力预测小组提供的典型运输类飞机DLR_F6翼身构型进行了CFD计算分析,比较了不同规模网格及不同湍流模型对计算结果的影响;并通过与DLR_F4翼身构型计算结果及相关文献结果的综合分析,修正了DLR_F6翼身构型设引巡航点的试验阻力。计算结果表明:DLR_F6翼身构型的CFD计算结果更为可靠;CCFD-MB求解器计算精度高;C FD技术对于风洞试验验证有积极意义。

考虑转捩影响的DLR_F4翼身组合体阻力计算

针对现代民用飞机设计巡航阻力预测中不考虑转捩影响很难完善计算与试验对比的问题,采用固定转捩和全湍流方法完成DLR_F4翼身组合体阻力计算,并与试验及相关文献结果进行对比.结果表明:采用设置有小范围层流区的固定转捩计算与相应全湍流计算得到的压力因数分布基本一致,二者之间总阻力的差量主要表现在黏性阻力方面;在大多数迎角下,全湍流计算结果与试验比较接近,只在大迎角接近失速时,全湍流结果稍差;2种计算方式对评估带有小范围层流区风洞试验的阻力结果有积极意义.

导弹飞行试验数据与气动预测结果的比较

介绍了阻力预测法，也讨论了产生飞行试验推导的阻力与预测阻力之差的原因。在Ｍ＝０．９～２．９，α＝０°～１８°条件下，由带尾翼细长导弹的飞行试验推导得到的阻力与预测阻力的比较指出：在跨音速时，气动力飞行试验推导所得的阻力与预测阻力相比两者符合的很好；在超音速时，飞行试验结果比预测值小５％。