二维非定常有涡流动的数值模拟方法

为有效地模拟二维有分离现象的粘性流动,发展了求解涡量流函数方程的数值方法。对涡量输运方程的时间项运用四阶Runge-Kutta法离散,从而将方程分解为4个计算步分别求解。在每一计算步对方程进行Steger-Warming近似因式分解,从而使涡量的计算在空间的两个方向上分别进行。对流项采用Chakravaythy-Oscher总变差减少(TVD)格式离散。流函数的Poisson方程运用Tschebyscheff SLOR方法交替方向迭代求解。运用该方法对突然起动圆柱和高雷诺数时弯曲薄翼的非定常有涡流动进行了数值模拟,并将计算结果与其它方法的计算结果和试验结果进行了对比,结果表明本方法具有精度高、数值稳定性好和计算效率高的优点。     

微型飞机机翼平面布局的风洞试验研究

介绍了常用的15种微型飞机机翼平面布局在西北工业大学低湍流度风洞进行风洞试验研究的情况。研究目的是探索微型飞机的风洞试验技术和获得各种微型飞机布局的低雷诺数气动特性。着重研究了风速、迎角对微型飞机各布局气动特性的影响。研究结果表明：风洞试验是研究与微型飞机有关的低雷诺数气动特性问题的有效而又切实可行的途经;八面形布局具有较高的升阻比和升力系数,是微型飞机理想的设计选择。试验结果可供微型飞机设计参考。     

多翼离心风机跨叶轮流动数值模拟研究

为准确模拟多翼离心风机各工况内流特性,将定常和非定常数值计算的结果与试验数据进行了对比,结果显示:非定常计算的结果比定常计算更准确,收敛性也更好.对于高效工况及大流量工况,定常计算足以准确预测风机的性能;但对于小流量工况,则须进行非定常计算以捕捉可靠的流场.不同工况下风机内流场的进一步分析表明:部分气体在出口背压的作用下,于蜗舌处反向穿过叶道并在下游重新进入叶轮形成跨叶轮流,其规模和强度随风机流量的减小逐渐增强.该跨叶轮流动不仅封锁住部分叶轮段,改变叶轮进出口处的压力脉动特性,还进一步影响风机进气室内的流动状态.     

大血管中的血液流动 (二)弹性管情况

本文作为对大血管的入口区域中血液流动的进一步研究,讨论了弹性管的血液流动问题。导得了一组可以应用于大血管的入口区域中的血液流动的速度分布,压力分布公式以及血管壁位移公式。分析表明,这些公式也适用于刚性管的血液流动问题。     

激盘模型在水力机械叶片流动弹性稳定性研究中的应用

水力机械的叶片流动弹性失稳将严重影响机组的正常运行。为了对叶片的流动弹性稳定性作出较准确的预估，利用激盘模型，将整个流道视为一个无厚度的激盘，对激盘应用流体力学的基本方程，并利用激盘突跃条件，得到作用于叶片的非定常流动力，发展了一种预测水力机械叶片流动弹性稳定性的方法。应用发展的方法对某轴流式水轮机的转轮叶片进行了分析。研究结果指出，叶片在来流速度较低即小流量工况下，叶片的流动弹性稳定性较差，容易发生流动弹性失稳。叶片间相角是影响叶片流动弹性稳定性的一个十分重要的参数，叶片间相角在＋１８０°和－１８０°附近时，叶片的流动弹性稳定性较差，在实际安装及运行中，应尽量避免叶片间相角在＋１８０°和－１８０°附近。     

用三维PIV技术研究压气机转子尖部的非定常复杂流动

在大型低速压气机实验台上,基于现有粒子图象测速（PIV）系统,发展适用于多级叶轮机械转子内非定常流场测量的三维PIV技术,对转子尖部的非定常复杂流动瞬态速度场进行详细测量,研究其各种旋涡结构、生成演化机制、相互作用、湍流的形成机制、对损失的贡献及对失速的影响。为内流研究提供先进实验手段,并为数值模拟和湍流模型提供新的基本实验数据。     

二维机翼振动非定常流场的数值模拟

准确数值模拟机翼动态失速时非定常流场主要有湍流模型和数值算法两方面的难点。在研究湍流模型的基础上 ,采用了 q-ω低 Reynolds数双方程湍流模型 ,并采用了一种高精度、高分辨率的数值计算方法 (L U- SGS- GE隐式算法和四阶 MUSCL TVD格式 )数值模拟了振动机翼周围的附着流动、轻度失速和深度失速非定常流场。结果表明 :采用本方法计算附着流动和轻微失速状态流场时 ,其升力系数迟滞曲线和阻力系数迟滞曲线与实验结果吻合得令人满意。深度失速的计算精度比前人工作有明显改善     

微小型飞机三维气动力特性的数值分析

对微型飞行器在Vin=15m/s,飞行攻角α=-10°～15°条件下的三维气流流动进行数值模拟.对升力系数、阻力系数等气动特性进行了分析研究,得出了一些与低雷诺数有关的微型飞机所特有的气动力特性.     

通用飞机翼尖小翼设计对飞机横航向稳定性影响研究

为了改善飞机的飞行性能,通用飞机通常会使用翼尖小翼装置,但往往会忽略它对飞机的飞行品质所产生的影响。通过对翼尖小翼产生的气动力进行计算分析,研究了翼尖小翼对横航向飞行品质的影响。研究结果表明:翼尖小翼会使荷兰滚模态振荡增加,螺旋模态稳定性增加,对飞机横航向稳定性影响较大。翼尖小翼需要针对飞机本身的气动特性进行设计。     

基于DNS的流动稳定性数值分析方法在双柱绕流中的应用

基于非结构谱元法对横向排列双圆柱绕流在固定间距情况下进行了整体线性稳定性分析,首先用Newton方法求得某个Re数的定常解,再以Arnoldi方法处理线化小扰动方程,进一步得到定常解的若干优势特征值及其特征向量.通过计算首次给出了无量纲圆心距T/D=1.2时系统的临界ReC数,并根据超临界情况下优势特征向量重构了周期流动.     

柔性翼微型飞行器的稳定特性

为提高微型飞行器(M AV)的抗风扰动飞行稳定性,需要遵循仿生学原理,效仿自然界中的鸟类和昆虫,探讨抗风飞行的新方法。提出了柔性仿生机翼的概念,阐述了其设计思想与工作原理,并导出了大气扰动下柔性机翼气动力的解析表达。为验证柔性仿生机翼的实际性能,设计和制作了柔性仿生机翼M AV原理样机,并在风中进行了飞行试验。试验结果表明:采用柔性机翼能够显著改善有风条件下M AV的飞行品质,突风过载可降低40%左右,大大减弱了大气扰动对飞行的影响,有效提高了M AV的飞行稳定性。     

考虑旋转和曲率修正的螺旋桨梢涡流场模拟

应用显式代数雷诺应力湍流模型对螺旋桨尾流中梢涡流场分布进行了数值研究,为了避免过高地预报梢涡涡核内湍流黏性耗散,对湍流模型进行了旋转和曲率修正．应用全六面体网格对螺旋桨计算域进行网格划分,为了避免数值离散误差,对梢涡区域进行了网格加密处理．计算结果表明：提出的尾流中梢涡流场分布数值模拟方法能够准确预报螺旋桨梢涡流场的分布及涡核位置,并准确反映了梢涡形成和发展过程中梢涡内主涡和次涡的关系,与实验测量结果基本一致．     

低雷诺数下机翼复杂绕流的气动特性实验

在上海市应用数学和力学研究所SIAMM400 低速低湍流度风洞中, 对自行设计的GA-1060 机翼在低雷诺数下复杂三维绕流的气动性能进行了相关的实验研究, 并与NACA0012 翼型形成的矩形机翼绕流气动性能进行了比较. 结果表明: 在低雷诺数下GA-1060 机翼前缘较为钝厚, 有一定弯度, 厚度较小的外形使其具有更好的综合气动特性; 在较大攻角情况下, 升力系数和升阻比等参数均有较大提高, 6° 攻角时升阻比可增加到27%; 流动分离与翼尖涡的相互作用在一定程度上影响了翼尖涡的生成和发展.     

基于DSP的微型飞行器高度计的研制

介绍了一种新型微型飞行器高度计的研制技术.利用微型数字压力传感器和数字信号处理(DSP)串口通迅,读取数字压力传感器中压力、温度值及补偿参数,用软件进行温度补偿和高度计算.介绍了在2种温度、2种压力下校正传感器的灵敏度、零漂等参数的方法及温度补偿原理.实验室测试表明:该高度计的误差小于±5 m,分辨率为1 m.经飞行试验,证实所研制的高度计具有体积小,重量轻,功耗低,精度高,工作可靠等特点.     

空气力及空气力矩对汽车操纵稳定性的影响

以 CA770轿车为研究对象 ,从汽车结构角度考虑空气力和空气力矩对汽车回转时的影响 ,对汽车稳态回转时的主要参数进行计算 ,在考虑空气动力特性的情况下 ,分析影响操纵稳定性的重要因素 ,并建立汽车稳态转弯过程的数学模型。研究结果表明 ,随着车速的不断提高 ,空气力和空气力矩对车辆回转时操纵稳定性的影响相应增大 ,从而得出了主要参数的变化趋势。     

Effect of wing planform on leading-edge vortex structures

Flow visualization experiments are conducted in water tunnel for low aspect ratio cropped wings at low Reynolds number. The experimental results show that the model sweep angle Λ influences the formation and development of the leading-edge vortex. For wings with Λ =0°, the dominant flow structure is transverse vortex. When Λ≥26°, the dual vortex structure can be observed at some angles of attack, and it is confirmed that the dual vortex is a special structure for flow over low aspect ratio wing at low Reyno...     

数值模拟圆柱统流旋涡生成、分离及演化

本文应用有限差分方法求解涡量－流函数形式的Ｎ－Ｓ方程，数值模拟了圆柱瞬时起动后流动分离，旋涡生成、脱落以及随时间推进涡街产生和长期非定常演化过程，包括对称涡的生成，二次涡形成的α结构及卡门涡街等．本文方法效率较高，数值模拟结果与实验结果吻合较好，可推广到模拟其他复杂钝体在中等或高雷诺数下的非定常绕流问题．     

泵喷推进器非定常空化性能数值模拟分析

摘要： 基于均质多相流的RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes)方程,采用分块网格技术生成高质量结构化网格,同时结合剪切应力SST（Shear Stress Transport）k－ω湍流模型和Z G B(Zwart Gerber Belamri）空化模型以对NACA66翼型进行了定常流空化性能数值模拟,数值计算结果与实验值吻合良好,验证了数值计算法的实用性与可靠性.在此基础上,利用URANS(Unsteady Reynolds Averaged Navier Stokes）方程和滑移网格技术,对装有泵喷推进器的无人水下航行器（Unmanned Underwater Vehicle,UUV）进行了非定常流空化性能数值模拟与分析.计算结果表明,数值模拟可以较为精确地预测泵喷推进器空化现象的起始与发展、形状与位置等特性;空化现象发生时,泵喷推进器效率出现明显的降低且达到20%以上;UUV表面与定转子叶片的压力分布较为合理,与空化现象吻合;转子叶顶区域压力面与吸力面之间的压差引起了顶隙梢涡与顶隙空化,造成了泵喷推进器效率进一步的损耗.     

动压气膜轴承间隙平面流动的数值分析

基于计算流体动力学中的SIMPLEC算法,从流动模拟分析的角度对动压气膜轴承的工作机理,包括气体可压缩性、轴承间隙大小、轴颈偏心率及轴承运行线速度的作用等作了分析．结果表明,减小轴承的间隙、提高偏心率和线速度可以使间隙内压力增大,从而提高轴承的承载能力．本文的结果为动压气膜轴承的设计计算和三维轴承的计算提供了基础．