基于计算流体动力学的发动机喷流影响下后侧飞机受力分析

实施运行起飞点后侧穿越跑道方式的关键是确定两机安全间隔,后机受到前机发动机喷流作用则是安全间隔的重要影响因素。基于起飞点后侧穿越跑道方式,采用CFD数值模拟方法对一定距离下前机发动机喷流直接作用于后机的场景进行研究。根据数值模拟结果,后机整体压力值最大范围分布在迎喷流一侧的垂直尾翼、水平尾翼表面和机身尾部。后机表面沿喷流方向上的受力为18404.1N,结合其抗侧偏能力分析,认为基于最大安全裕度,为保证后机（空重）在前机发动机喷流作用下,还能保持在滑行道中线上运行,应在487m的基础上再适当增加间隔。     

发动机喷流影响低速风洞试验研究

引射模拟器是一种经济方便的动力模拟试验装置,可以模拟排气影响并部分模拟进气影响,本文使用引射模拟器,研究了不同工况下翼吊发动机喷流对翼身组合体巡航、起飞、着陆等构型低速气动特性的影响。试验表明喷流对巡航构型带来升力损失,起飞构型升力影响较小,着陆构型升力增加较明显,所有构型都出现了阻力和低头力矩增量。     

钨穿甲弹对超音速反舰导弹发动机舱的毁伤效应

 为研究钨穿甲弹对超音速反舰导弹发动机舱的毁伤效应,采用ANSYS/LS-DYNA软件,对钨穿甲弹以1000m/s着靶速度,侵彻速度为730m/s的来袭超音速反舰导弹的发动机舱进行了数值模拟,获得钨穿甲弹入射角、偏轴距离对毁伤超音速反舰导弹发动机舱的影响规律。计算结果表明,在钨穿甲弹能侵入发动机的前提下,偏轴距离相同的各工况,入射角较小的工况,钨穿甲弹侵入发动机后的剩余质量较大,但剩余速度较小;入射角相同的各工况,偏轴距离越小,钨穿甲弹侵入发动机后的剩余质量、剩余速度和剩余动能均越大。以钨穿甲弹剩余动能为毁伤能力评估标准,综合来看,在较小的偏轴距离、能侵入发动机的前提下,入射角较小的钨穿甲弹对来袭超音速反舰导弹的发动机舱毁伤效果较好。     

油雾喷射碰壁过程中油膜形成的数值模拟分析

利用FLUENT仿真软件对油雾喷射碰壁过程中油膜的形成进行数值模拟;模拟条件如下:喷射速度v分别为30,80,100和120 m/s;油雾颗粒粒径d分别为3,5,7和10μm;喷雾距离D为50和65 mm.在上述条件下得到油膜厚度等高图,从而得出喷射速度、油雾颗粒粒径、喷雾距离对油膜厚度和油膜比率的影响.模拟结果表明:喷雾距离增加时油膜厚度和油膜比率都减少;在喷雾距离为50 mm时,速度为80 m/s的油膜厚度和油膜比率比较理想;同样条件下,油雾颗粒粒径在5μm左右时,油膜厚度和油膜比率较大.     

军用机场飞机中断起飞决断速度计算方法

对飞机在军用机场起飞滑跑过程中出现一发停车的中断起飞决断速度的计算方法进行了研究.提出用迭代搜索算法计算中断起飞决断速度,编制了一发停车中断起飞决断速度计算程序.对某型军用飞机在2种不同条件下的中断起飞决断速度进行计算,并与试飞结果进行比较,计算的中断起飞决断速度分别为71.8 m/s、76.6 m/s,相应的试飞结果为73 m/s、78 m/s,计算值与试飞值的相对误差分别为1.6%、1.8%.结果表明,迭代搜索法是计算中断起飞决断速度的准确有效算法.     

基于FLUENT的含硫天然气泄漏数值模拟研究

为了研究天然气输送管道发生泄漏后气体的扩散规律,以长庆油田第五采气厂输送管道为研究对象,利用FLUENT软件进行数值计算。根据现场的实际情况,建立了数值模拟的物理模型,设置合理的边界条件,得到了不同风速下天然气扩散规律。结果表明:在静风条件下,气体的浓度和速度分布基本上呈对称分布。在风力的作用下,气体的浓度场向下风向发生了明显的偏斜,当风速为3 m/s时,喷射气流大约在泄漏口上方50 m处发生偏斜,当风速为5 m/s时,喷射气流大约在泄漏口上方35 m处发生偏斜,当风速为10 m/s时,喷射气流大约在泄漏口上方15 m处发生偏斜,而且随着风速的增大,射流偏离竖直方向角度也增大。同时风速越大,硫化氢对人体有危害的面积越小。     

V形尾翼无人机喷流对纵向气动影响数值模拟

研究了类似全球鹰的V形尾翼无人机与发动机喷流之间的干扰.采用有限体积法,求解全三维N-S方程,对进气道和喷口的内流场与全机外流场进行一体化数值模拟,给出了有、无喷流情况下在不同高度、马赫数、迎角以及相应发动机工作状态下的纵向气动特性,分析了喷流的干扰效应对飞机外流场造成的影响,从计算结果看,发动机喷流对飞机纵向气动力特性和力矩特性都有一定量的影响.这些可以作为V型尾翼无人机和发动机气动布局设计的参考.     

小型绿化带对城市建筑物周围风场影响的数值模拟

在城市街谷模式的基础上引入叶面指数,对小型林带的防风效应进行模拟、检验,通过实验结果与野外观测值的比较,证明此模式能较为合理的模拟防护林的动力遮蔽效应;将此模式应用于小型绿化带对高大建筑物周围风环境的影响的数值模拟,数值实验证明在城市冠层内,城市小型绿化带对高大建筑物周围行人高度的风场环境影响显著,设置合理的小型绿化带对城市高大建筑物附近风场有良好的改善效果。模拟实验中可见,在3m/s的入流风速下,建筑物侧面的角隅流达5m/s,设置合理的绿化带可使之降低到3.5m/s。     

小型绿化带对城市建筑物周围风场影响的数值模拟

在城市街谷模式的基础上引入叶面指数,对小型林带的防风效应进行模拟、检验,通过实验结果与野外观测值的比较, 证明此模式能较为合理的模拟防护林的动力遮蔽效应;将此模式应用于小型绿化带对高大建筑物周围风环境的影响的数值模拟,数值实验证明在城市冠层内,城市小型绿化带对高大建筑物周围行人高度的风场环境影响显著,设置合理的小型绿化带对城市高大建筑物附近风场有良好的改善效果。模拟实验中可见,在3m/s的入流风速下,建筑物侧面的角隅流达5m/s,设置合理的绿化带可使之降低到3.5m/s。     

非稳态风边界条件下的自然通风机理及效率

研究动态自然风风向情况下的自然通风效果,对自然风基础数据进行长期实测,并分析自然风风向动态变化的特征。设计风向动态变化的风洞试验及CFD数值模拟分析,对非稳态自然风条件下的自然通风进行定量化研究,并定性解释不同建筑条件下的非稳态自然通风机理。结果表明:自然风风向在主导风向两侧±45°范围内随机振动,客观动态变化的自然风相对于假定的稳态自然风而言,打破了通风短路的情况,根据建筑条件不同,通风效果提高10%～50%。     

不同装载情况下矿井活塞风效应的数值模拟

为了减少运输设备对矿井通风系统的影响,分别建立了矿车在空栽和满载两种情况下的矿井活塞风数值分析模型,对两种情况下的活塞风效应进行数值模拟,绘制流场迹线图。在相同列车运行速度和巷道通风速度条件下,得出空载情况下产生的活塞风大于满载时效应、对巷道通风阻力影响较大;空载条件下活塞风对列车运行前方静压场影响距离小于满载情况下影响距离,对列车运行后方影响距离大于满载情况下影响距离;空载条件下活塞风对列车运行前方、运行后方速度场影响距离均大于满载情况;活塞风控制应着重空载情况。     

基于方格网状等离子体激励器的翼型湍流减阻实验

等离子体流动控制技术具有结构简单、响应迅速等特点，已成为流动控制领域的研究热点。为减小飞机的湍流摩擦阻力， 提出了一种基于方格网状等离子体激励器的新型湍流减阻方法，研究了其放电特性与诱导流动特性，并在风洞中获得该激励器减小NACA0012翼型湍流摩擦阻力的参数规律。结果表明，静止条件下，方格网状激励诱导的射流速度与占空比成正比，而随脉冲频率的增大先增加后减小，诱导射流的最大瞬时速度为1.75 m/s。来流速度为15 m/s时，激励能使翼型湍流摩擦阻力减小3.5%。方格网状激励诱导产生的射流使近壁面流体整体抬升，破坏近壁面涡结构，进而抑制湍流生成，实现摩擦减阻。     

基于流体喷射原理的室内空间自然换气研究

针对目前室内空间换气技术的不足,提出了一种新型的射流泵,对室内空间进行自然换气,并以2.2 m/s的风速为例,采用FLUENT数值模拟,来研究射流泵在室内空间自然换气的可行性.得到了喷射器的压力和速度分布图.直观地了解射流泵内部的流体流动方式和过程,并用实验进行比对.证明数值模拟的正确性,同时也证明了射流泵对室内自然换气的可行性.     

木材干燥室内部风速场的数值模拟与优化

为了改善木材干燥室内部风速场的均匀性以提高干燥质量,对材堆到侧墙距离为0.30 m,风机风速分别为2.0、3.0、4.0 m/s的工况下木材干燥室内部风速场,采用Fluent进行数值模拟与分析,得到风速分布最佳时的工况。此外,在最优风速场工况下,通过改变材堆到侧墙距离(0.25、0.30、0.35 m),对试验结论进行验证。结果表明:对于顶风式木材干燥室,选择风机风速为3.0 m/s、材堆到侧墙距离0.30 m时,木材内部风速场最均匀,采用Fluent得到的模拟值与实际值相差不大。通过Fluent方法对木材干燥室内部风速场进行数值模拟,可有效优化风速场的均匀性。     

考虑流固耦合作用的气膜建筑力学性能分析

本文以气承式半圆柱形气膜结构为研究对象,通过数值计算分析的手段,研究了气膜结构在风场流固耦合作用下的影响。其中,选用基于雷诺平均法的RNG k-ε 两方程涡粘模型进行风场模拟,采用弱流固耦合分析方法模拟流固耦合风荷载效应。根据0°和30°两种风向角度,在风荷载对结构的静力工况和考虑流固耦合作用工况下,讨论研究对象处于12m/s、15m/s、18m/s不同外界风速及200Pa、230Pa、260Pa不同空气内压条件下的应力值和位移值,分析气膜结构的流固耦合效应的作用机制和影响系数。结果表明,考虑流固耦合时,气膜的位移和应力最大值要高于静力工况,得到结构流固耦合作用相比于静力工况对气膜位移、应力数值的放大系数;且流固耦合作用对气膜位移的影响系数均随内压和风速呈负相关性,而0°风向角时,应力影响系数随气膜内压与风速呈正相关性,30°风向角时,与之相反。     

平坦地区含硫化氢集输管道的泄漏扩散模拟

针对管道中天然气的泄漏,尤其是含硫集输管道的泄漏将对周围环境造成极大的威胁,对平坦地区含硫化氢天然气管道泄漏扩散进行了数值模拟。模拟分析发现：静风条件下,天然气在大气中自由扩散稳定后,压力、速度和浓度分布基本对称,喷口附近、喷口垂直向上区域以及接近地面区域的硫化氢浓度很高,属于高危险区域;有风条件下,气体扩散范围增大,风不仅对污染物起输送作用,还起稀释扩散作用,但在地面附近影响效果并不明显,而随高度的增加,其效果将不断增强;在无风情况下,喷射区域基本在泄漏口正上方,而有风时,喷射区域发生弯曲;危险区域随着风速的增大而减小,静风时,其范围最大。模拟得出天然气管道泄漏点外扩散的规律能够为实际安全生产和应急抢险提供较好的参考依据。     

建筑内自然对流对射流的影响研究

当射流出口速度较小或室内自然对流强度较大时,室内自然对流对射流特性产生重要影响。采用数值模拟方法,研究了建筑内左右壁面为定壁温边界条件下的自然对流与射流共存时的速度场和温度场。根据数值计算结果,分析了自然对流对射流特性的影响及其影响因素。这为工程设计中预测自然对流对室内气流射流的作用及合理设计室内气流组织提供了依据。     

重型车用柴油机废气发电复合涡轮行驶工况的适应性

针对发电复合涡轮形式对发动机余热回收效果的影响,建立了详细的某重型柴油机废气涡轮回收整车仿真平台,构建了电辅助复合涡轮、并联复合涡轮、纯电动复合涡轮和串联复合涡轮4种形式废气能量回收方案,对比分析了这4种典型的复合涡轮结构在发动机外特性、瞬态工况和道路运行工况下的废气能量转换效率及节油效果.研究结果表明,不同的驾驶工况应选用不同的复合涡轮形式;采用基于涡前压力动态优化控制,是实现发动机功率与涡轮发电功率合理分配、达到发动机总体效率优化的关键.研究结果对于复合涡轮结构选型以及发电复合涡轮与发动机的匹配与集成具有指导价值.     

基于FLUENT的大倾角综放面通风降尘系统

针对大倾角综放工作面倾角大、风流运动多变导致通风系统复杂、最优排尘风速难确定等问题,基于气固两相流动理论,建立大倾角综放工作面仿真模型.通过FLUENT软件进行数值模拟,研究了不同通风方式下综放工作面风流运动规律和粉尘分布、上行通风与下行通风的降尘机理及大倾角综放工作面的最优排尘风速.结果表明:上行通风时,人行道空间的沿程粉尘质量浓度为1200~1600mg/m3;下行通风时,人行道空间的沿程粉尘质量浓度为460~600mg/m3.下行通风方式更加适用于大倾角综放工作面.最优排尘风速为25~28m/s,入口风速不宜超过30m/s.对比工作面现场实测粉尘质量浓度与数值模拟分析可知,二者结果较为一致,验证了数值模拟结果的可靠性与准确性.研究结果可为大倾角综放工作面采取有针对性的防尘措施提供理论指导.