国家自然科学基金(11172240)
- 作品数：15 被引量：65H指数：5
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- 相关机构：西北工业大学中国兵器工业集团公司中国工程物理研究院更多>>
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- 相关领域：航空宇航科学技术理学更多>>
- 大型运输机动力增升喷流效应数值模拟被引量：5
- 2016年
- 参照C-17运输机发动机安装位置,考虑内、外涵道分开排气,建立了外吹式襟翼动力增升全机几何分析模型以及相应的巡航构型.采用结构化多块网格技术,基于雷诺平均Navier-Stokes方法,分别对全机增升构型和单独发动机动力喷流进行数值模拟验证,在此基础上对外吹式襟翼动力喷流效应展开研究.对于低速动力增升构型,发动机喷流大部分直接冲刷襟翼下表面而后向下偏转,部分高速气流经襟翼缝道引射并加速后吹向襟翼上表面,两部分气流在襟翼后缘汇合并向下游延伸,喷流冲刷襟翼时存在明显展向横流特征.在动力喷流影响下,不仅襟翼环量大幅增加,缝翼和主翼上的环量也均有所增加,全机可用升力系数和最大升力系数均突破了机械式增升装置的极限,达到4.0以上.同时,全机低头力矩大幅增加,为纵向配平带来额外的压力.对于相应的高速巡航构型,发动机喷流主要影响机翼下表面的压力分布,使得全机升力减小,阻力明显增大.动力增升构型在基本翼设计过程中应充分考虑喷流的影响.
- 龚志斌李杰蒋胜矩张恒
- 关键词：动力增升
- 基于DES类混合方法模拟后台阶分离流动被引量：3
- 2017年
- DES类混合方法结合了大涡模拟和传统RANS方法各自的优势,在一定程度上达到了计算精度和计算效率的统一。采用基于两方程SST模型的DDES、IDDES方法,结合高精度的空间离散格式,对雷诺数为36 000的后台阶流动进行了数值模拟研究。计算结果表明:IDDES方法和2种DDES方法都能够捕捉到后台阶分离涡结构的发展过程;在台阶下游分离区域,相对于DDES方法,IDDES能够捕捉到更加丰富的湍流涡结构;IDDES方法预测的下游流动再附位置与实验结果一致,而URANS得到分离区域较小,预测的再附位置更靠近上游;几种DES方法得到的速度剖面和雷诺应力分布没有明显差异,URANS结果与实验值差异较大。
- 张露李杰牟永飞张恒
- 关键词：流场湍流模型非定常流动数值模拟
- 动力喷流效应混合方法数值模拟研究被引量：2
- 2019年
- 从动力喷流效应精细化模拟需求出发,在 k-ω SST湍流模型基础上建立了IDDES混合方法,采用了有限体积五阶WENO格式提高空间离散格式精度,开展了动力喷流效应混合方法数值模拟分析及应用研究。基于自由发展喷管流动和ARN2喷管算例,开展了动力喷流效应混合方法数值模拟验证分析,结果表明增加网格密度和提高空间离散格式可有效改善喷流速度分布预测结果,缩短喷管出口下游非物理流动稳定状态,瞬态流场结构更加清晰合理,湍流强度预测更加准确。在此基础上,针对较为实际的涡扇发动机模型,完成了动力喷流效应混合方法数值模拟分析,得到了内、外涵喷流和外界气流的相互干扰及掺混特征,得到了三维湍流结构特征。
- 龚志斌李杰单继祥张恒
- 弹性飞机跨声速机动载荷计算方法被引量：4
- 2016年
- 基于跨声速非定常气动力求解的重叠场源法,开展了弹性飞机跨声速机动载荷计算方法研究,为现代飞机结构强度设计提供更加可靠和精确的临界载荷计算方法。首先通过采用重叠场源法求解关于62%根弦俯仰振荡的LANN机翼在马赫数为0.822的非定常气动力并与实验结果进行对比,验证了重叠场源法对跨声速激波效应预测和非定常气动力计算的能力;其次应用频域气动力有理近似技术拟合场源法计算得到的广义气动力系数矩阵,建立了机动载荷分析的状态空间模型;然后完成了某型民用飞机俯仰机动载荷分析,研究了俯仰机动飞行情况下飞机机体状态量及飞机部件载荷响应规律。计算结果表明:考虑机体弹性变形后,机翼和平尾气动载荷响应最大值分别减小了5.1%和10.6%,升降舵气动载荷响应最大值增大了16.2%,在飞机结构强度设计中必须考虑机体弹性效应对飞机部件载荷的影响。
- 张辉李杰
- 关键词：机动载荷非定常气动力跨声速
- 翼尖开孔吹气流动控制数值模拟研究被引量：4
- 2015年
- 在中等展弦比直机翼上设计了由前缘到翼梢端面的四个环形通气孔。采用点对接网格和面搭接网格技术,基于雷诺平均N-S方法,分别选用S-A湍流模型和SST湍流模型,研究了翼尖开孔吹气对机翼尾涡的影响。计算结果表明,翼尖开孔吹气能够显著地耗散翼尖尾涡。从孔中吹出的气流对来流有明显的阻挡作用,能够相应地减小尾涡内的轴向速度,同时孔的出口附近会产生一对方向相反的涡,能够削弱尾涡区内的旋转效应。与其他翼尖展向吹气流动控制措施相比,翼尖开孔吹气方式具有不需要引气来源,结构简单,易于工程实现等优点,是一种良好的尾涡耗散技术。
- 龚志斌李杰张恒
- 陷窝诱导涡结构数值模拟分析被引量：2
- 2015年
- 为了澄清陷窝诱导涡结构及其对尾流的扰动方式,针对布置深宽比0.2陷窝的两平板间充分发展流动进行了稳态数值模拟。应用张涵信的旋涡沿轴线的非线性分叉理论分析表明陷窝内涡结构为失稳破裂的半涡环,总结了陷窝对尾流的扰动方式。研究发现,陷窝诱导的旋涡分离为螺旋点/鞍点/螺旋点分离。物面的分离螺旋点形成,在空间演化为垂直物面发展的对称类龙卷风涡结构。对称类龙卷风涡在对称面闭合形成半涡环。半涡环经历了从稳定升起、沿流向随着涡粘性扩散和涡粘性耗散下变得不稳定、到最后在强逆压梯度下泡型涡破裂的过程。半涡环涡破裂涡量散开诱导形成陷窝尾流的弱纵向涡和陷窝尖后缘绕流产生的边涡旋转同向,加强了陷窝后流场的对流强度。
- 刘静李杰蒋胜矩
- 关键词：涡结构数值模拟涡破裂
- 一种改进的果蝇优化算法及其在气动优化设计中的应用被引量：7
- 2017年
- 果蝇优化算法(FOA)是一种新的群体智能优化算法,具有良好的全局收敛特性。为进一步提高FOA的寻优性能,将其引入到气动优化设计中,发展形成了改进的果蝇优化算法(IFOA)。IFOA通过引入惯性权重函数动态调整搜索步长,有效实现了算法全局搜索和局部搜索之间的动态平衡,提高了算法整体搜索效率和寻优精度;对于多维优化问题,IFOA每次搜索仅随机扰动其中一个决策变量,并在每个迭代步内将所有优秀果蝇个体(可行解)结合产生一个全新的果蝇个体进行一次搜索,大大加快了算法的收敛速度。函数测试结果表明,IFOA显著提高了FOA的寻优性能。将IFOA应用到气动优化设计中,翼型反设计和单/多目标优化设计的算例表明,IFOA是一种简单高效的优化方法,可广泛应用于气动优化设计。
- 田旭李杰
- 关键词：翼型气动优化设计
- 基于RANS/LES方法的超声速底部流场数值模拟被引量：6
- 2017年
- 分别采用基于两方程k-ω剪切应力输运(SST)湍流模型的延迟DES(DDES)、更改的DDES(MDDES)和改进的DDES(IDDES)方法,并引入可压缩修正,结合三阶MUSCL-Roe和五阶WENO-Roe两种空间离散格式,针对超声速底部的复杂流动现象,开展了数值模拟研究。计算结果表明本文方法能够捕捉到超声速底部流动中丰富的湍流结构,通过分析计算结果对超声速底部的流动机理有了进一步的认识,为下一步的超声速底部流动减阻改进和雷诺平均NavierStokes/大涡模拟(RANS/LES)方法在非定常高可压缩性流动中的应用提供了参考。通过对比分析不同空间离散格式的计算结果研究了数值耗散对计算的影响,五阶WENO-Roe格式的计算结果与实验结果吻合良好;对不同RANS/LES混合方法的计算结果进行了对比分析,结果表明IDDES方法在近壁区的表现优于DDES和MDDES方法。
- 张露李杰
- 关键词：压缩性效应湍流模型数值模拟
- 基于IDDES方法的翼型结冰失速分离流动数值模拟被引量：8
- 2016年
- 应用基于k-ωSST湍流模型的IDDES(Improved Delayed Detached Eddy Simulation)方法,就失速点附近翼型前缘典型双角状积冰导致的复杂分离流动进行了数值模拟研究。通过与风洞试验结果进行对比,表明对于此类分离流动问题,IDDES方法能够在壁面附近取得良好的速度预测结果,有效解析分离区域内的中小尺度湍流结构,较为准确地描述大尺度时均分离泡的再附位置和形态特征,适用于翼型结冰后复杂流动的精细分析。同时计算结果显示当此带冰翼型位于失速点附近时,角状冰后方脱落剪切层内部的旋涡不稳定析出和输运过程促进了外部流动与回流区域流动间的掺混,将导致流动发生非定常再附现象。
- 张恒李杰龚志斌
- 旋转圆柱对翼型气动特性影响的数值模拟研究被引量：9
- 2015年
- 采用数值模拟的方法研究了旋转圆柱对NACA0015翼型气动特性的影响,着重分析了前缘旋转圆柱转速比和缝隙大小对翼型升阻特性的作用规律以及不同安装位置的高速旋转圆柱结合简单襟翼偏转下的翼型气动力特性。结果表明,高速旋转的圆柱代替翼型前缘可以有效地抑制翼型背风区的流动分离,延缓边界层的发展从而改善翼型气动特性。前缘旋转圆柱理想的转速比在4附近,缝隙在2.5mm至1.5mm之间可以满足使用要求。简单襟翼结合前、后缘高速旋转圆柱情况下翼型的气动力特性可以比拟精心设计的多段翼型。旋转圆柱具有增升减阻效果显著,需要主动输入的能量极少等优点,是一种具有良好应用前景的边界层流动控制技术。
- 龚志斌李杰张辉
- 关键词：数值模拟旋转圆柱
