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基于转捩模型及声比拟方法的高精度圆柱分离涡/涡致噪声模拟

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物理学报 2018年第19期67卷 170-180页

作者：王光学王圣业葛明明邓小刚国防科技大学空天科学学院长沙410073 中山大学物理学院广州510275

基于七阶加权紧致非线性格式(WCNS-E8T7),结合延迟分离涡模拟(DDES)和Ffowcs WilliamsHawkings声比拟方法,对亚临界雷诺数下单圆柱、圆柱-翼型的分离涡/涡致噪声问题进行了数值模拟.针对亚临界雷诺数下圆柱尾迹中的转捩问题,发展了基于... 详细信息

基于七阶加权紧致非线性格式(WCNS-E8T7),结合延迟分离涡模拟(DDES)和Ffowcs WilliamsHawkings声比拟方法,对亚临界雷诺数下单圆柱、圆柱-翼型的分离涡/涡致噪声问题进行了数值模拟.针对亚临界雷诺数下圆柱尾迹中的转捩问题,发展了基于γ-Reθ模型高精度转捩-延迟分离涡模拟(Tran-DDES)方法,并与传统基于全湍流剪切应力输运(SST)模型的高精度DDES方法进行了对比.单圆柱模拟结果表明:传统SST-DDES方法会造成平均流场的回流区增大,压差阻力偏小等问题;而添加转捩模型的Tran-DDES方法与实验符合得很好.圆柱尾迹中添加翼型后,翼型对圆柱附近流场产生影响,使SST-DDES方法造成的圆柱后回流区偏大的问题减弱,并与Tran-DDES模拟结果差异变小.但在脉动量预测以及脉动产生的噪声预测方面, Tran-DDES方法仍与实验符合得更好.

关键词：转捩模型气动声学分离涡模拟加权紧致非线性格式

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高超声速尖双锥流动高精度数值模拟

国防科技大学学报 2016年第4期38卷 54-63页

作者：王东方邓小刚王光学刘化勇国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073 中山大学物理学院广东广州510006 中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000

以25°/55°尖双锥外形的高超声速低焓层流流动模拟为例,对高阶加权紧致非线性格式模拟激波/边界层干扰流动的能力进行验证和确认。空间离散采用二阶MUSCL和三阶、五阶加权紧致非线性格式,时间离散采用二阶精度双时间步方法,通量函数采... 详细信息

以25°/55°尖双锥外形的高超声速低焓层流流动模拟为例,对高阶加权紧致非线性格式模拟激波/边界层干扰流动的能力进行验证和确认。空间离散采用二阶MUSCL和三阶、五阶加权紧致非线性格式,时间离散采用二阶精度双时间步方法,通量函数采用混合Roe-Rusanov,AUSMPW+,Van Leer等,对比了不同精度空间离散格式对时间、网格收敛特性和通量函数耗散特性的影响。数值模拟结果表明采用高精度空间离散格式能在较疏的网格上获得收敛解,并能消除结果对通量函数的敏感性,但收敛需要推进更久的计算时间。数值模拟结果与实验测量结果吻合良好,满足工程精度要求。

关键词：验证与确认激波/边界层干扰高精度方法高超声速流动

应用加权紧致非线性格式的VFE-2钝前缘三角翼转捩模拟

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国防科技大学学报 2016年第4期38卷 8-13页

作者：王光学王圣业王东方邓小刚国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073 中山大学物理学院广东广州510006

为研究前缘转捩对钝前缘三角翼涡结构的影响,采用高阶精度加权紧致非线性格式和γ-Reθ转捩模型对VFE-2中等半径钝前缘三角翼进行数值模拟。将计算结果与试验结果进行详细对比,结果表明:钝前缘三角翼的前缘分离涡发生在翼尖下游,在特定... 详细信息

为研究前缘转捩对钝前缘三角翼涡结构的影响,采用高阶精度加权紧致非线性格式和γ-Reθ转捩模型对VFE-2中等半径钝前缘三角翼进行数值模拟。将计算结果与试验结果进行详细对比,结果表明:钝前缘三角翼的前缘分离涡发生在翼尖下游,在特定雷诺数下其具体发生位置受转捩因素影响,采用全湍流模型计算会推迟分离,而耦合转捩模型后的计算结果和试验结果吻合良好。运用耦合转捩模型方法,对钝前缘三角翼涡结构随迎角变化进行模拟。计算结果与试验结果吻合,表明在较小的迎角下,前缘不会产生分离诱导涡;随迎角不断增大,分离诱导涡在三角翼后缘附近产生并向上游移动。

关键词：转捩模型三角翼高精度格式加权紧致非线性格式分离诱导涡

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三角翼涡破裂的高精度数值模拟

计算物理 2012年第4期29卷 489-494页

作者：王光学邓小刚王运涛刘化勇中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室四川绵阳621000

采用5阶精度的加权紧致非线性格式(WCNS-E-5)数值模拟65°后掠角尖前缘三角翼的大攻角跨声速绕流流场,考察低耗散、高分辨率的WCNS-E-5格式对于三角翼涡破裂模拟的适用性,及激波旋涡干扰对涡破裂点位置的影响,重点研究三角翼大攻角旋涡... 详细信息

采用5阶精度的加权紧致非线性格式(WCNS-E-5)数值模拟65°后掠角尖前缘三角翼的大攻角跨声速绕流流场,考察低耗散、高分辨率的WCNS-E-5格式对于三角翼涡破裂模拟的适用性,及激波旋涡干扰对涡破裂点位置的影响,重点研究三角翼大攻角旋涡破裂点的突然前移.通过求解任意坐标系下的非定常雷诺平均N-S方程,采用WCNS-E-5和SST两方程湍流模型,与试验结果和文献计算结果对比,表明既有高阶精度又能光滑捕捉激波的WCNS格式在模拟三角翼旋涡破裂方面具有一定优势,其数值结果与试验结果吻合较好,三角翼大攻角旋涡破裂点的突然前移是由于跨声速流场的激波旋涡干扰.

关键词：三角翼加权紧致非线性格式大攻角跨声速流动数值模拟

基于高精度加权紧致非线性格式的γ-Re_θ转捩模型标定与应用

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国防科技大学学报 2016年第4期38卷 14-20页

作者：王圣业王光学董义道邓小刚国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073 中山大学物理学院广东广州510006

为准确模拟航空工程中的转捩问题,在高精度数值风洞平台上采用低速平板试验数据对基于高精度加权紧致非线性格式的γ-Re_θ转捩模型进行了标定,并在二维低速问题中进行了应用。计算结果与试验的对比表明:基于高精度加权紧致非线性格式的... 详细信息

为准确模拟航空工程中的转捩问题,在高精度数值风洞平台上采用低速平板试验数据对基于高精度加权紧致非线性格式的γ-Re_θ转捩模型进行了标定,并在二维低速问题中进行了应用。计算结果与试验的对比表明:基于高精度加权紧致非线性格式的γ-Re_θ转捩模型可准确模拟自然转捩、旁路转捩及分离转捩的位置,并且具有较低的网格敏感性;在中等雷诺数范围,层流区域和湍流区域有相同量级时,计算必须采用转捩模型才能准确模拟阻力系数。

关键词：转捩模型高精度格式加权紧致非线性格式湍流模型

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一种基于小波变换的跨带矢量量化

光学技术 1999年第2期25卷 45-47页

作者：王光学孙光宇曹长修刘一武重庆大学电信学院贵州教育学院

由小波变换产生的子带之间存在着较强的相关性，然而目前的在基于小波变换的图像编码矢量量化中，码矢往往仅由带内系数组成，没有充分利用带间相关性。本文提出一种新的跨带矢量量化算法，码矢由在同级子带中的相应系数组成。在三次小... 详细信息

由小波变换产生的子带之间存在着较强的相关性，然而目前的在基于小波变换的图像编码矢量量化中，码矢往往仅由带内系数组成，没有充分利用带间相关性。本文提出一种新的跨带矢量量化算法，码矢由在同级子带中的相应系数组成。在三次小波变换下，第一级子带的码矢维数为４８Ｄ，第二级为１２Ｄ，第三级为３Ｄ。这样形成的码矢既匹配了各级子带的重要性，又利用到了带内和带间相关性，在相同的比特率下，其重构图像的信噪比ＰＳＮＲ比码矢仅由带内系数组成的传统带内ＶＱ高出１～２ｄＢ。

关键词：图像编码矢量量化小波变换跨带

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湍流模型离散精度对数值模拟影响的计算分析

航空学报 2015年第5期36卷 1453-1459页

作者：王运涛孙岩王光学张玉伦李松中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室绵阳621000

基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和结构网格技术,采用五阶空间离散精度的加权紧致非线性格式(WCNS),通过改变物面法向第一层网格间距,开展了剪切应力输运(SST)两方程模型不同离散精度的数值分析。主要目的是为高阶精度格式在复杂... 详细信息

基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和结构网格技术,采用五阶空间离散精度的加权紧致非线性格式(WCNS),通过改变物面法向第一层网格间距,开展了剪切应力输运(SST)两方程模型不同离散精度的数值分析。主要目的是为高阶精度格式在复杂外形上的应用提供技术支撑。计算模型包含了低速NLR 7301两段翼型和高速RAE2822翼型,研究内容主要包括湍流模型的二阶精度离散和五阶精度离散两种方式对收敛历程、边界层湍流黏性系数分布、边界层速度分布、压力系数分布以及气动特性的影响。在与试验数据对比的基础上,计算结果表明:对于不同的第一层物面法向网格间距,湍流模型离散精度对低速绕流计算结果有比较明显的影响,对于高速小迎角附着流动计算结果影响不明显;相对于湍流模型二阶精度离散,湍流模型高阶精度离散网格敏感性较弱,具有更高的数值模拟精度,但收敛性略差。

关键词：湍流模型 RANS方程加权紧致非线性格式数值模拟网格密度气动特性

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DLR-F6翼身组合体的高阶精度数值模拟

航空学报 2015年第9期36卷 2923-2929页

作者：王运涛孙岩王光学张玉伦李伟中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室绵阳621000

基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和结构网格技术,采用五阶空间离散精度的加权紧致非线性格式(WCNS)和剪切应力输运(SST)两方程湍流模型,开展了DLR-F6翼身组合体的高阶精度数值模拟研究。主要目的是确认WCNS模拟跨声速典型运输机构... 详细信息

基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和结构网格技术,采用五阶空间离散精度的加权紧致非线性格式(WCNS)和剪切应力输运(SST)两方程湍流模型,开展了DLR-F6翼身组合体的高阶精度数值模拟研究。主要目的是确认WCNS模拟跨声速典型运输机构型的能力。采用粗、中、细3套网格开展了网格收敛性研究,从气动特性、压力分布、表面流态等方面研究了网格密度对DLR-F6翼身组合体气动特性的影响;采用中等网格开展了来流迎角对气动特性的影响研究。通过与试验数据、CFL3D软件和TRIP软件计算结果的对比,表明网格密度主要影响激波位置和压差阻力系数,同时对翼身结合部分离区大小有一定影响;采用高阶精度计算方法显著提高了气动力系数的模拟精度,力矩系数数值模拟结果与试验的差异有待进一步分析。

关键词： RANS方程 WCNS 流场模拟网格密度气动特性

γ-Re_θ转捩模型在二维低速问题中的应用

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航空学报 2011年第5期32卷 792-801页

作者：孟德虹张玉伦王光学王运涛中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室四川绵阳621000

介绍了基于当地关联的γ-Reθ转捩模型,通过Spalart建议的环境源项法对自由流湍流度衰减的有效控制,实现了该转捩模型的实用化。利用中国空气动力研究与发展中心的TRIP软件平台上实现的该转捩模型,对S809翼型、NLR7301两段翼型和30P30N... 详细信息

介绍了基于当地关联的γ-Reθ转捩模型,通过Spalart建议的环境源项法对自由流湍流度衰减的有效控制,实现了该转捩模型的实用化。利用中国空气动力研究与发展中心的TRIP软件平台上实现的该转捩模型,对S809翼型、NLR7301两段翼型和30P30N三段翼型3个低速翼型绕流问题进行了计算,将不同迎角下的计算结果与试验结果进行比较分析。计算结果表明:该模型可以比较准确地模拟各种外形的分离转捩与自然转捩的位置及湍流在顺压梯度区的再层流化现象,有效提高了气动力模拟的精度,具有工程应用价值;验证了TRIP软件平台上γ-Reθ转捩模型在二维问题上模拟的正确性;在中等雷诺数范围,层流区域和湍流区域有相同量级时,计算必须采用转捩模型才能准确模拟气动力。

关键词：边界层层流湍流转捩湍流度流场模拟间歇因子低速翼型