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对转开式转子非定常气动干扰特性分析

航空动力学报 2014年第4期29卷 835-843页

作者：夏贞锋杨永西北工业大学航空学院翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室西安710072

采用动态面搭接技术,求解非定常雷诺平均Navier-Stokes方程实现对转开式转子的非定常气动数值模拟.对10片桨叶单个转子和10×10对转开式转子构型分别进行模拟,对比分析前后两个转子间的气动干扰和滑流流动干扰.结果表明:与单个转子相比... 详细信息

采用动态面搭接技术,求解非定常雷诺平均Navier-Stokes方程实现对转开式转子的非定常气动数值模拟.对10片桨叶单个转子和10×10对转开式转子构型分别进行模拟,对比分析前后两个转子间的气动干扰和滑流流动干扰.结果表明:与单个转子相比,对转开式转子前转子的拉力系数和功率系数减小,后转子的拉力系数和功率系数则都增大,并在一个旋转周期内都呈现20次周期性波动.前后转子拉力系数的频谱分析显示振荡发生在桨叶通过频率的偶数倍,且在2倍时后转子拉力的振幅最大.前转子桨尖涡与后转子的周期性干扰,引起后转子桨叶力分布的变化和非定常性.与单个转子相比,前转子后滑流轴向速度偏大,周向速度偏小.后转子对滑流有二次加速及旋涡恢复作用.

关键词：对转开式转子气动特性非定常流动动态面搭接网格频谱分析涡结构干扰

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基于激励盘理论的螺旋桨滑流数值模拟研究

空气动力学学报 2012年第2期30卷 219-222,232页

作者：夏贞锋罗淞杨永西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室陕西西安710072

针对螺旋桨滑流流动复杂、非定常数值模拟难度大的问题,对激励盘模型进行深入研究,提高其对滑流模拟的精度。首先根据非定常数值模拟单独螺旋桨流动结果确定激励盘载荷。分析了考虑旋向载荷分布对滑流数值模拟的重要性。采用激励盘模型... 详细信息

针对螺旋桨滑流流动复杂、非定常数值模拟难度大的问题,对激励盘模型进行深入研究,提高其对滑流模拟的精度。首先根据非定常数值模拟单独螺旋桨流动结果确定激励盘载荷。分析了考虑旋向载荷分布对滑流数值模拟的重要性。采用激励盘模型得到的定常滑流速度分布与螺旋桨非定常滑流的时间平均结果非常吻合,且采用激励盘理论能够明显地缩短模拟时间,在工程应用中具有很大的优势。

关键词：螺旋桨滑流激励盘非定常

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绕跨声速三角翼的激波/涡干扰流场数值模拟

航空学报 2013年第4期34卷 750-761页

作者：李喜乐杨永张强夏贞锋西北工业大学翼型叶栅空气动力学国家重点实验室陕西西安710072

在绕三角翼的跨声速流动中,随着迎角的增加,三角翼上的涡破裂位置会出现突然前移的现象。针对这一与亚声速下不同的流动现象,采用带曲率修正的Spalart-Allmaras(SAR)湍流模型,求解定常雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程,对不同迎角下绕6... 详细信息

在绕三角翼的跨声速流动中,随着迎角的增加,三角翼上的涡破裂位置会出现突然前移的现象。针对这一与亚声速下不同的流动现象,采用带曲率修正的Spalart-Allmaras(SAR)湍流模型,求解定常雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程,对不同迎角下绕65°后掠尖前缘三角翼的跨声速流动进行数值模拟,并在此基础上,采用基于SAR湍流模型的脱体涡模拟(DES)方法,对由激波干扰导致的前缘涡破裂位置的运动规律进行了初步探讨。模拟结果与试验结果对比表明:SAR湍流模型能准确地模拟出三角翼上的激波系统和旋涡结构,并能准确模拟出由于激波干扰导致的涡破裂位置突然前移的现象。此外,对涡破裂后流场的非定常数值研究发现,支架前端正激波的干扰作用使得涡破裂位置向下游移动比较突然,而向上游移动则相对缓慢。

关键词：三角翼 SAR湍流模型脱体涡模拟临界迎角激波涡破裂

不同云微物理方案对飞机结冰气象条件预测评估分析

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Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2023年第2期40卷 124-136页

作者：郭琪磊桑为民牛俊杰仪志胜夏贞锋苗帅中国民用航空飞行学院工程技术训练中心广汉618307 西北工业大学航空学院西安710072 中国航天空气动力技术研究院北京100074

飞行安全在复杂气象条件下易受结冰影响而受到威胁。能够结合地形特征并准确预测结冰气象条件是保障飞行安全的重要因素。本文利用中尺度天气预报模型模式,以4种不同的云微物理方案组合对美国华盛顿山地区的两次结冰事件进行了数值模拟... 详细信息

飞行安全在复杂气象条件下易受结冰影响而受到威胁。能够结合地形特征并准确预测结冰气象条件是保障飞行安全的重要因素。本文利用中尺度天气预报模型模式,以4种不同的云微物理方案组合对美国华盛顿山地区的两次结冰事件进行了数值模拟。结果表明:预测的液态水含量和温度与现有文献匹配较好,而Morrison方案组合在误差分析中表现最佳。此外,讨论了水平分辨率和云微物理方案对液态水含量和云中液滴平均有效直径预测的敏感性。由于地形所引起的垂直运动是产生云水的主要动因,较高的水平分辨率能够做出更为准确的预测。最后利用IC指数对结冰强度进行了分析,表明结冰严重程度具有明显的时空多变特性,以及对云微物理方案的敏感性。本文工作有望加强对云微物理方案的理解和认识,并为选择适合的云微物理方案进行结冰天气预测提供了依据。

关键词：飞机结冰数值预测云微物理方案气象环境天气预报模型

基于运动/流动耦合模拟的高超声速飞行器稳定性分析

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基于运动/流动耦合模拟的高超声速飞行器稳定性分析

第五届非定常空气动力学学术会议

作者：夏贞锋张玉东宫建中国航天空气动力技术研究院

高超声速飞行器以其极高的飞行高度、极快的飞行速度以及较强的横侧向机动能力,具有重要的战略意义和极高的应用价值。在飞行过程中,希望飞行器的运动是稳定和可控的,但是由于高超声速飞行器新型的气动布局以及复杂的空气动力学特性,在... 详细信息

高超声速飞行器以其极高的飞行高度、极快的飞行速度以及较强的横侧向机动能力,具有重要的战略意义和极高的应用价值。在飞行过程中,希望飞行器的运动是稳定和可控的,但是由于高超声速飞行器新型的气动布局以及复杂的空气动力学特性,在某些状态下会出现强耦合特性,包括气动耦合、运动耦合、惯性耦合和操纵耦合等,这些耦合会相互叠加激发形成不同的耦合运动,是复杂的非定常非线性问题。在进行高机动指令性任务时,可能诱发未知的超预期指令或非指令性行为,从而危及飞行安全,HTV-2的两次飞行失败,基本上都可归结为某些因素最终导致了不可控的耦合失稳。为了更直接地了解飞行器的运动特性,获得高超声速技术飞行器的动态气动特性和动稳定性,本文采用运动/流动耦合数值模拟技术对动态运动过程进行数值模拟,从而获得非线性耦合效应对飞行器稳定性的影响,提高对高超声速技术飞行器的非线性动力学及稳定性的认识。采用刚性动网格技术基于有限体积法耦合求解流动控制方程与飞行力学方程。采用基于多块结构化网格的有限体积法离散求解三维可压缩非定常流动控制方程,时间方向采用双时间法进行物理时间推进,空间离散采用2阶Roe迎风格式。湍流模型采用Spalart-Allmaras模型。采用刚性动网格方法捕捉模型运动。由于临近空间大气密度低,与气动力矩相比,在低空相对较小可以忽略的惯性力矩在此必须考虑。通过对三轴角运动的分析,建立包含惯性力矩和气动力矩的三维非线性动力学方程。针对某类HTV-2构型的高超声速飞行器,对其进行运动/流动耦合数值模拟,获得其单自由度、纵横向两自由度耦合的动态非定常气动特性和运动过程,并对耦合运动的稳定性进行分析。从数值模拟结果和稳定性分析可知,单自由度滚转运动在静、动导数为负值时稳定,且随着攻角的增加,滚转角速度的幅值增大,滚转角和滚转角速度的变化频率增加,随时间的衰减幅度加快,这与静稳定导数随攻角增大的计算结果一致。由于惯性耦合作用,强迫俯仰会引起滚转方向的耦合运动,而且俯仰拉起速度会影响滚转方向的稳定性。当俯仰角速度小于某个临界值时,滚转角和滚转角速度呈现收敛趋势,相图也为向中心收敛的曲线,滚转运动稳定。耦合运动数值模拟的结果和理论分析的结果是一致的。当强迫俯仰/滚转耦合运动中俯仰运动带来的惯性耦合作用大于滚转稳定特性时,将会导致飞行器滚转失稳发散。在某些条件下,飞行器的运动不是单调的收敛或发散,这也是高超声速技术飞行器耦合运动复杂非线性特征的一种体现。

关键词：高超声速飞行器运动流动耦合模拟非线性动力学耦合运动动态稳定性

来源： cnki会议评论

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不同螺旋桨滑流数值模拟方法对比研究

航空计算技术 2012年第5期42卷 80-83,86页

作者：王维杨永夏贞锋西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室陕西西安710072

采用动量激励盘理论,求解准定常RANS方程,模拟螺旋桨滑流对飞机气动特性的影响。分别基于螺旋桨+中心体、螺旋桨+短舱、螺旋桨+短舱+翼身组合体构型的非定常流场模拟得到的桨叶载荷,建立三种不同的激励盘载荷。将三种载荷的流场模拟结... 详细信息

采用动量激励盘理论,求解准定常RANS方程,模拟螺旋桨滑流对飞机气动特性的影响。分别基于螺旋桨+中心体、螺旋桨+短舱、螺旋桨+短舱+翼身组合体构型的非定常流场模拟得到的桨叶载荷,建立三种不同的激励盘载荷。将三种载荷的流场模拟结果与全机非定常模拟的时间平均结果进行对比,可知三种不同激励盘载荷均能准确地模拟螺旋桨滑流的影响,因此,可以通过最简单的螺旋桨+中心体构型建立激励盘模型,用于螺旋桨滑流工程预测。

关键词：动量激励盘螺旋桨滑流桨叶载荷非定常模拟

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螺旋桨旋转速度对机翼气动力影响的数值模拟

航空计算技术 2012年第1期42卷 12-14,19页

作者：张鑫杨永夏贞锋西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室陕西西安710072

为了研究螺旋桨滑流中的旋转速度对机翼气动力的影响,分别采用非定常方法和桨盘理论两种方式对螺旋桨/机翼构型进行模拟。与非定常方法对比,桨盘理论足以模拟螺旋桨滑流对机翼的影响,并能降低计算要求,缩短计算时间。因此,采用桨盘理论... 详细信息

为了研究螺旋桨滑流中的旋转速度对机翼气动力的影响,分别采用非定常方法和桨盘理论两种方式对螺旋桨/机翼构型进行模拟。与非定常方法对比,桨盘理论足以模拟螺旋桨滑流对机翼的影响,并能降低计算要求,缩短计算时间。因此,采用桨盘理论研究桨盘扭矩载荷对应的旋转速度增量对机翼气动力的影响。计算结果表明,桨盘旋转速度对机翼升力影响不大,但是对零攻角时的机翼阻力存在特殊的影响。发现了这一影响,并对其原因进行了说明。

关键词：螺旋桨机翼非定常桨盘理论螺旋桨旋转速度

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低雷诺数翼身融合布局数值研究

中国科技期刊数据库工业A 2024年第10期 0167-0173页

作者：苗帅王红波夏贞锋仪志胜中国航天空气动力技术研究院创新与应用中心北京100074

利用与SST k~ω耦合的γ-Reθ转捩模型对低雷诺数条件下翼身构型展开研究,揭示了不同翼身构型在低雷诺数条件下的翼身干扰特性。基于Naca0012翼型的对翼身融合处展开优化设计,较好的改善了模型在小迎角范围部件间的干扰特性,提升了对应... 详细信息

利用与SST k~ω耦合的γ-Reθ转捩模型对低雷诺数条件下翼身构型展开研究,揭示了不同翼身构型在低雷诺数条件下的翼身干扰特性。基于Naca0012翼型的对翼身融合处展开优化设计,较好的改善了模型在小迎角范围部件间的干扰特性,提升了对应状态下的升阻特性:优化后的构型在α=4°和α=6°时升阻比分别提升约3.57%和4.61%,且失速后的升力变化更为平缓。但融合布局的翼根在大迎角状态下产生了较强的前缘分离涡,气动特性有所下降。本文的研究结果为此类高空长航时无人机的翼身融合布局设计提供了一定的参考。

关键词：翼身干扰低雷诺数翼身融合大展弦比无人机 γ-Reθ转捩模型

维普期刊数据库评论

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螺旋桨滑流与机翼气动干扰数值模拟研究

航空计算技术 2012年第1期42卷 76-79页

作者：龚晓亮杨永夏贞锋西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室陕西西安710072

分别采用非定常方法和激励盘理论研究螺旋桨滑流对机翼的干扰作用,并对计算结果进行对比分析。非定常方法基于动态面搭接结构化网格,运用有限体积法求解非定常RANS方程。对于激励盘理论,首先采用点对点结构化网格,随单独螺旋桨旋转的方... 详细信息

分别采用非定常方法和激励盘理论研究螺旋桨滑流对机翼的干扰作用,并对计算结果进行对比分析。非定常方法基于动态面搭接结构化网格,运用有限体积法求解非定常RANS方程。对于激励盘理论,首先采用点对点结构化网格,随单独螺旋桨旋转的方式进行非定常模拟得到螺旋桨桨叶压力分布,然后将桨叶压强分布转化为激励盘载荷分布,最后将载荷分布作为边界条件对干扰流场进行定常模拟。数值结果表明:除了在较大来流攻角时有所差异,两种方式得到的机翼气动力吻合良好;非定常方法可以得到螺旋桨与机翼的瞬时干扰流场,而激励盘理论则可以大大缩短数值模拟的时间并降低计算要求。

关键词：螺旋桨机翼非定常激励盘干扰