双时间步长加权ENO-强紧致高分辨率格式及在叶轮机械非定常流动中的应用

在非结构网格下,针对非定常三维N-S方程组发展了一种双时间步长高精度快速迭代格式。该格式在时间上具有二阶精度,在空间上将r=3的加权ENO格式与强紧致格式相结合去处理N-S方程中的对流项以及离散方程的右端项,并用四阶精度的紧致格式去计算N-S方程中的粘性项。典型的3个算例从不同侧面对格式进行了考核。计算表明:该算法具有高效率与高分辨率的特征,所得的计算结果与相关实验数据比较吻合,初步表明了该算法可以在非结构网格下模拟非定常流动的物理过程。

高精度弯管流量计的理论研究和实验验证

通过求取N-S方程数值解的方法对弯管流量计进行理论研究，得出其测量准确度不仅与传感器自身的管径、曲率半径、弯径比、压力测点位置等几何结构尺寸的准确度有关，而且还与测量使用的条件有关。特别是弯管流量计与前后直管段产生的安装偏转角、直管段管径与其自身管径的一致性等环境应用条件会对弯管流量计的高精度使用产生影响。针对上述影响因素，通过对用整体数控加工的、自身带有直管段的弯管流量计进行反复实验，结果表明：在2σ准则下，弯管流量计可以达到0．5％的测量准确度水平；不同管径情况下，流量系数也具有良好的一致性。

微型飞行器的仿生力学——蝴蝶飞行的气动力特性

研究一种蝴蝶(Morpho peleides)前飞时的气动力特性.在运动重叠网格上数值求解Navier-Stokes方程,对蝴蝶前飞时左、右翅膀的拍动运动以及跟随身体一起的俯仰运动进行计算.结果表明:蝴蝶主要用“阻力原理”作拍动飞行,即平衡身体重量的举力和克服身体阻力的推力均主要由翅膀的阻力提供.蝴蝶翅在下拍中产生很大的瞬态阻力(平行于拍动运动的力),对流动结构分析表明,产生此力的机制如下:每次下拍中产生了一个由前缘涡,翅端涡及起动涡构成的强“涡环”,其包含一个沿拍动方向的射流,产生此射流的反作用力即翅膀的阻力.平衡身体重量的举力主要由翅膀下拍中产生的阻力提供.上拍时(由于身体上仰,上拍实际是向后和向上拍动的),翅也产生阻力,但较下拍时小的多.平衡身体阻力的推力主要由翅膀上拍中产生的阻力提供.