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基于分块网格技术的潜艇粘性绕流场数值计算研究 被引量:6
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作者 胡斌 潘光 +2 位作者 杜晓旭 黄桥高 王一云 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期689-693,共5页
文章首先建立了全附体潜艇的几何模型,基于分块网格技术耦合生成了全附体的SUBOFFAFF-8潜艇外流场高质量结构化网格,采用RANS雷诺时均方法和SST k-ω湍流模型,并基于有限体积法(FVM),对潜艇粘性绕流场进行了数值计算研究。给出了潜艇纵... 文章首先建立了全附体潜艇的几何模型,基于分块网格技术耦合生成了全附体的SUBOFFAFF-8潜艇外流场高质量结构化网格,采用RANS雷诺时均方法和SST k-ω湍流模型,并基于有限体积法(FVM),对潜艇粘性绕流场进行了数值计算研究。给出了潜艇纵中剖面线上压力系数、壁面剪应力系数,指挥台围壳和上尾翼表面三个不同高度处压力系数的纵向分布,以及模型总阻力的数值计算结果;并与DTMB水池试验结果进行了对比。结果表明,文中采用的数值模拟方法精度较高,合理有效,为深入研究全附体潜艇粘性绕流场奠定了基础。 展开更多
关键词 计算流体力学 潜艇 分块网格技术 粘性流场 数值计算
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旋翼桨尖气动/降噪综合优化设计研究 被引量:9
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作者 郭旺柳 宋文萍 +1 位作者 许建华 许瑞飞 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期73-79,共7页
采用Kriging模型和遗传算法开展了针对桨尖形状的气动/声学综合优化设计研究。为了获得精确的气动及声压特性,得到基于声类比混合方法计算气动噪声需要的声源数据,采用非定常雷诺平均NS方程(URANS)数值模拟旋翼前飞粘性绕流。为了提高... 采用Kriging模型和遗传算法开展了针对桨尖形状的气动/声学综合优化设计研究。为了获得精确的气动及声压特性,得到基于声类比混合方法计算气动噪声需要的声源数据,采用非定常雷诺平均NS方程(URANS)数值模拟旋翼前飞粘性绕流。为了提高遗传算法的优化效率,采用一种基于EI方法的Kriging模型代替费时的数值模拟过程。以AH-1G/OLS旋翼为基准,并以气动性能为约束,噪声峰值最小为目标,进行了旋翼桨尖的降噪优化设计。优化结果表明,文中多发展的优化方法是可行的。 展开更多
关键词 旋翼 噪声 优化设计 雷诺平均NS方程 KRIGING模型
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预爆管布置方式对起爆特性影响的数值模拟研究 被引量:5
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作者 陈星谷 王治武 +2 位作者 郑龙席 彭畅新 胡明 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期737-741,共5页
为了获得一种以较短的距离和时间在主爆震管中起爆爆震波的预爆管布置方式,采用商用CFD软件对五种预爆管布置方式下的爆震射流在主爆震管中起爆爆震波的过程进行了二维数值模拟。结果表明,现有几何模型中爆震射流在主爆震管中不能直接... 为了获得一种以较短的距离和时间在主爆震管中起爆爆震波的预爆管布置方式,采用商用CFD软件对五种预爆管布置方式下的爆震射流在主爆震管中起爆爆震波的过程进行了二维数值模拟。结果表明,现有几何模型中爆震射流在主爆震管中不能直接起爆爆震波,需要通过射流与壁面的作用来二次起爆;预爆管对称正交布置在主爆震管两侧时起爆距离和时间最短,预爆管水平反向布置方式次之,而预爆管水平正向布置时没有起爆。 展开更多
关键词 脉冲爆震发动机 起爆 预爆管 爆震传播 数值研究
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有叶增压器蜗壳内三维粘性可压缩流场的CFD模拟 被引量:2
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作者 杜爱民 田永祥 任洪娟 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期73-76,共4页
为研究有叶蜗壳内的详细流场和其效率提高的可能性,提出了一种对蜗壳和喷嘴环流动区域利用控制容积法对其可压缩、粘性流体三维流场进行CFD数值模拟的方法,并以某增压器为例进行了计算分析。结果表明这种方法可以清晰地展现模型内部流... 为研究有叶蜗壳内的详细流场和其效率提高的可能性,提出了一种对蜗壳和喷嘴环流动区域利用控制容积法对其可压缩、粘性流体三维流场进行CFD数值模拟的方法,并以某增压器为例进行了计算分析。结果表明这种方法可以清晰地展现模型内部流体压力、温度和速度的分布情况,对所计算结果参数进行分析后,可找出模型内流动损失区域和造成损失的原因,以有针对性地对增压器内腔进行优化设计,降低不合适几何形状造成的损失。 展开更多
关键词 内燃机 有叶蜗壳 流场 控制容积法 CFD
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基于Stochastic Kriging的柔性机翼稳健性优化设计 被引量:7
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作者 刘艳 白俊强 +2 位作者 华俊 刘南 王波 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期906-912,共7页
采用随机代理模型方法对柔性机翼气动外形进行稳健性优化设计。相比确定性优化设计,稳健性设计能够考虑设计变量和参数的扰动,保持设计结果在不确定性影响下的性能稳定。采用高精度的气动/结构耦合求解器(耦合Navier-Stokes方程和结构... 采用随机代理模型方法对柔性机翼气动外形进行稳健性优化设计。相比确定性优化设计,稳健性设计能够考虑设计变量和参数的扰动,保持设计结果在不确定性影响下的性能稳定。采用高精度的气动/结构耦合求解器(耦合Navier-Stokes方程和结构静力学方程)分析柔性机翼的变形情况和气动效率。为了提高优化效率,建立随机Kriging(Stochastic Kriging,SK)代理模型,将确定性的Kriging代理模型发展到随机空间,通过有限次输入得到数据的固有不确定性。对柔性M6机翼的气动外形进行稳健性优化设计,结果表明:相比确定性代理模型的稳健性优化结果,应用随机代理模型的优化结果的设计点阻力系数减小2.8 counts,在可变马赫数范围内阻力系数均值减小3.2 counts,优化结果具有较高的设计点气动效率和阻力发散特性,并且优化后构型的翼根弯矩有明显减小,体现随机代理模型在稳健性优化设计系统中的优势,同时也说明建立的SK代理模型具有较高的预测精度。 展开更多
关键词 柔性机翼 稳健性优化 静气动弹性力学 随机Kriging代理模型 NAVIER-STOKES方程
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“可控涡”方法在离心叶轮设计中的应用研究 被引量:3
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作者 祝启鹏 高丽敏 +1 位作者 李瑞宇 刘波 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2015年第4期641-646,共6页
采用流线曲率法求解S2流面反问题,为了考虑由于流体粘性损失造成的熵增,将Galvas的一维管流损失模型修改后应用于二维通流计算中并与主方程耦合求解,并编制了一套离心叶轮"可控涡"通流设计程序。为了探讨加入同等的欧拉功条... 采用流线曲率法求解S2流面反问题,为了考虑由于流体粘性损失造成的熵增,将Galvas的一维管流损失模型修改后应用于二维通流计算中并与主方程耦合求解,并编制了一套离心叶轮"可控涡"通流设计程序。为了探讨加入同等的欧拉功条件下不同环量分布方式对叶轮流场及性能的影响,以某给定设计目标的离心叶轮为研究对象,在满足后加载的前提下针对叶片尾缘附近环量的导数采取两种不同的分布方式进行通流设计,并进行了全三维粘性流动分析比较。结果表明:气流环量及环量沿流向的导数分别对叶片通道内的速度分布和叶片表面的载荷分布有着显著地影响。 展开更多
关键词 流线曲率法 离心叶轮 “可控涡” 损失模型
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不同湍流模型在射流推力矢量喷管数值模拟中的比较分析研究 被引量:5
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作者 张强 杨永 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期62-67,共6页
利用数值模拟手段,分别求解以SA、SST k-ω、EASM k-ω或k-ζ湍流模型封闭的RANS方程,针对激波控制射流推力矢量喷管展开研究,在多个主喷流压比NPR(4.6,7.0,8.78,10.0)和次主流压比SPR(0.7,1.0)下,系统考察了四种不同湍流模型对射流推... 利用数值模拟手段,分别求解以SA、SST k-ω、EASM k-ω或k-ζ湍流模型封闭的RANS方程,针对激波控制射流推力矢量喷管展开研究,在多个主喷流压比NPR(4.6,7.0,8.78,10.0)和次主流压比SPR(0.7,1.0)下,系统考察了四种不同湍流模型对射流推力矢量喷管性能参数及主喷管内壁面压力分布的预测能力,探讨了激波控制产生推力矢量随不同参数的变化规律。并基于数值分析,定量给出了二次射流所带来的主喷管性能损失。数值计算结果表明,四种湍流模型都能比较准确预测出射流推力矢量喷管的性能参数,在激波捕捉和压力预测方面,相对而言SST k-ω模型最为准确。 展开更多
关键词 湍流模型 RANS 射流推力矢量 矢量效率
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10kW直驱型风力机整机数值模拟分析 被引量:2
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作者 聂松辉 许二涛 朱柏林 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第6期815-819,共5页
基于SIMPLE算法,采用RNG k-ε湍流模型,结合有限体积法对流场的控制方程进行离散,运用ANSYS Workbench软件中的CFX模块和Static Structure模块进行流固耦合模拟,在考虑风力机机舱与塔架的影响下对风力机整机在4种不同风速下的流场特性... 基于SIMPLE算法,采用RNG k-ε湍流模型,结合有限体积法对流场的控制方程进行离散,运用ANSYS Workbench软件中的CFX模块和Static Structure模块进行流固耦合模拟,在考虑风力机机舱与塔架的影响下对风力机整机在4种不同风速下的流场特性和风力机运行过程中结构的应力应变进行模拟仿真,与无机舱和塔架情况下的流场特性进行了对比。结果表明:机舱和塔架的存在对流场的特性有明显的影响;叶片的风压分布在叶尖部位比较明显;风力机整机最大应力集中在叶片上距叶根2/3处;在风速增加的情况下,叶根与轮毂连接处的应力有比较明显的增加。 展开更多
关键词 风力机整机 数值分析 流固耦合 流场特性
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平底后缘风力机翼型气动噪声计算研究 被引量:4
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作者 余雷 宋文萍 闫利 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期513-517,共5页
基于二维雷诺平均NS方程,采用SST k-ω湍流模型结合γ-■θt转捩判断方法,对传统尖后缘翼型及修形后的平底后缘翼型进行了粘性绕流数值计算;在此基础上结合Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)声学方程,采用混合方法对平底后缘翼型的气动噪... 基于二维雷诺平均NS方程,采用SST k-ω湍流模型结合γ-■θt转捩判断方法,对传统尖后缘翼型及修形后的平底后缘翼型进行了粘性绕流数值计算;在此基础上结合Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)声学方程,采用混合方法对平底后缘翼型的气动噪声进行了计算。计算结果和实验结果吻合良好,表明文中方法在平底后缘风力机翼型气动噪声计算方面具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 平底后缘翼型 气动噪声计算 γ-■θt转捩判断方法 CFD/FW-H方法
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基于转捩模型的低雷诺数翼型优化设计研究 被引量:8
10
作者 王科雷 祝小平 +1 位作者 周洲 许晓平 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期580-587,共8页
以微小型无人机翼型研究为背景,开展了低雷诺数翼型的气动特性及优化设计研究。首先采用求解雷诺平均N-S方程的有限体积法,对典型低雷诺数下NACA0012翼型标模进行数值模拟,对比分析了SA、SST k-ω湍流模型、低雷诺数修正SST k-ω模型以... 以微小型无人机翼型研究为背景,开展了低雷诺数翼型的气动特性及优化设计研究。首先采用求解雷诺平均N-S方程的有限体积法,对典型低雷诺数下NACA0012翼型标模进行数值模拟,对比分析了SA、SST k-ω湍流模型、低雷诺数修正SST k-ω模型以及k-kL-ω转捩模型的适用性和准确性。然后通过对低雷诺数下NACA0012翼型表面流场结构和流动特征的详细分析,提出了基于控制流动转捩位置改善翼型上边界层形态的低雷诺数翼型设计思想。最终基于转捩模型对SD7037翼型进行了多目标优化设计,设计结果表明优化后翼型气动性能得到了较大改善,最大升阻比可以提高约58.23%,在0°迎角下翼型上表面层流区域面积增大约26.8%,在4°迎角下翼型上表面流动转捩位置前移约0.15倍弦长,下游流动亦由优化前完全分离状态改变为实现流动再附,进一步验证了低雷诺数翼型设计思路的可靠性与可行性。 展开更多
关键词 微小型无人机 低雷诺数 转捩模型 边界层 流场结构 流动特征 多目标优化设计
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失稳初期的低雷诺数圆柱绕流POD-Galerkin建模方法研究 被引量:6
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作者 李静 张伟伟 李新涛 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期596-602,共7页
POD-Galerkin方法是构建非定常流动低阶模型的有效方法。然而,研究表明基于周期振荡样本及其时均解构建的低阶模型只能反演流场振荡饱和后的周期性运动,不能复现流动从不稳定定常解开始振荡的发散过程,不便于流动的稳定性分析和控制研... POD-Galerkin方法是构建非定常流动低阶模型的有效方法。然而,研究表明基于周期振荡样本及其时均解构建的低阶模型只能反演流场振荡饱和后的周期性运动,不能复现流动从不稳定定常解开始振荡的发散过程,不便于流动的稳定性分析和控制研究。通过尝试选择流场进入周期性运动之前的样本来构建低阶的流体动力学模型,并用于反演流动失稳初期微幅振荡的流场。以低雷诺数(Re=100)下圆柱绕流为例,构建了卡门涡街失稳初期的流动降阶模型。通过与CFD数值结果对比,表明选择合适的样本数据,构建的低阶模型可以复现流场发散初期的频率和阻尼等特性。 展开更多
关键词 特征正交分解 GALERKIN 投影 圆柱绕流 卡门涡街 非周期运动
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Numerical Study on Water Depth Effects on Hydrodynamic Forces Acting on Berthing Ships
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作者 王化明 盛学 +3 位作者 王世来 陈林 元志明 吴巧瑞 《Journal of Shanghai Jiaotong university(Science)》 EI 2017年第2期198-205,共8页
Due to the restrictions of ports, maneuverability of berthing ships will be affected significantly by water depth. In the present study, numerical simulation of the berthing maneuver of a ship with prescribed translat... Due to the restrictions of ports, maneuverability of berthing ships will be affected significantly by water depth. In the present study, numerical simulation of the berthing maneuver of a ship with prescribed translational motion is performed by solving the Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS) equations based on overset grid,and the effects of the quaywall and freesurface are taken into consideration. To validate the present numerical method, comparison is performed between our results and the other results or measurements. It is found that the agreement is significantly better than that resulting from previous CFD-based approach. Subsequently, the effects of various water depths are investigated to evaluate their influences on hydrodynamic forces. The present results can provide helpful guidance on safe maneuvering for vessels' berthing and fender system design in quays. 展开更多
关键词 berthing maneuver overset grid shallow water viscous flow numerical simulation
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