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超音速射流双稳阀的数值模拟

超音速射流双稳阀的数值模拟

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作者：薛晓强浙江工业大学

学位级别：硕士

为了提高战术武器的命中率，对一些战术武器在飞行过程中需要进行必要的姿态控制。例如无控火箭在发射时和飞行之初易受到各种干扰，使它的命中精度大大降低。如果能在火箭主动段加一套简易的控制系统来控制火箭的姿态，则将大大提高火... 详细信息

为了提高战术武器的命中率，对一些战术武器在飞行过程中需要进行必要的姿态控制。例如无控火箭在发射时和飞行之初易受到各种干扰，使它的命中精度大大降低。如果能在火箭主动段加一套简易的控制系统来控制火箭的姿态，则将大大提高火箭的命中精度。超音速射流双稳阀，特别是采用负压切换的超音速射流双稳阀因其具有切换快速、可用低温气流控制高温燃气和在高温燃气中无活动部件的优点而适用于火箭弹的姿态控制系统中。本文对采用负压切换的用于A100远程多管火箭弹BK183-5姿控发动机的50阀以及在其基础上改进的42.5阀进行了数值计算，取得了较为满意的效果，计算结果与理论分析和实验数据都十分接近。本文用简单、方便的二维模型作为数值计算的起点，使用耦合隐式算法以及先进的v2f湍流模型进行求解，成功地捕捉到了激波，观察到主气流从壁面的分离、切换、再附壁等现象，并对计算结果进行了细致的分析，得出一些有意义的结论;在此基础上，本文在国内外首次对超音速射流双稳阀的三维流场进行了计算。在三维模型中，分别采用O型网格和混合网格的方法解决了两处较复杂结构处的网格生成，不仅使网格生成总数大大减少，网格生成所花费的时间大大降低，而且在大多数区域采用高质量的六面体结构网格也提供了更高的计算精度;通过三维流场与二维流场计算结果的比较，明确了用二维模型代替三维模型来对双稳阀内流场进行数值计算是不完善的，应用到某些具体问题如火箭弹实际的姿态控制系统中时，还必须对其全三维流场进行求解。本文利用三维流场的计算结果合理地解释了实验中发生的现象，并通过与已有的实验数据的对比，验证了超音速射流双稳阀数值模拟的可靠性和准确性，有望应用于实际工程的初步设计。

关键词：超音速射流双稳阀激波 v2f 湍流模型 O型网格混合网格

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山地地形下低矮坡屋面风荷载数值模拟研究

山地地形下低矮坡屋面风荷载数值模拟研究

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作者：丁鑫重庆大学

学位级别：硕士

低矮坡屋面作为常见的建筑形式其应用十分广泛，普遍使用于普通民房、商业用房和工业用房等，并且分布范围较广，从东南沿海到西南内陆都有其应用。该结构形式的屋面结构容易受到风灾破坏，尤其是在山地地形的负面作用下。坡屋面结构属... 详细信息

低矮坡屋面作为常见的建筑形式其应用十分广泛，普遍使用于普通民房、商业用房和工业用房等，并且分布范围较广，从东南沿海到西南内陆都有其应用。该结构形式的屋面结构容易受到风灾破坏，尤其是在山地地形的负面作用下。坡屋面结构属于钝体工程，钝体风工程是结构风工程研究热点，所以研究坡屋面形式结构同时可以为其它钝体结构的数值模拟提供参考。本文使用CfD开源平台OpenfOAM对坡屋面在平坦地面和山地地形下的风荷载变化进行研究，探究地面粗糙度、湍流强度和山体坡度等一系列因素对坡屋面风荷载的影响，为工程设计提供参考。首先介绍了结构风工程方面的一些基础理论知识以及数值计算（CfD）的过程。对本文中使用的雷诺时均方法的几个典型湍流模型进行详细说明，最后总结现在壁面附近流体计算需要进行改进的问题，说明了v2f模型的特点。然后编译和研究使用OpenfOAM平台，与fluent等商用软件不同，它是开源的，应用和开发相对灵活。探索OpenfOAM平台在结构风工程的应用，通过在该平台中对经过非线性修正的低雷诺数湍流模型v2f湍流模型进行数值验证，说明v2f模型有较高的计算精度，能为工程设计提供参考。再对平坦地面上的双坡屋面进行数值分析，分析不同粗糙度和坡度变化对体型系数的影响并与荷载规范进行对比，根据计算结果提出计算公式，并对屋面上压力分布进行详细分析;对湍流强度对坡屋面体型系数影响进行研究;最后对两栋相同坡屋面的相对位置对屋面体型系数的影响进行计算，给出前后坡屋面干扰系数分布图。最后研究类似山脉的山体周围的风速加速比以及气压分布，然后将山地地形与低矮坡屋面相结合计算，通过改变山体坡度和建筑在山体中的位置，研究山体形状对坡屋面风屋面体型系数、压力分布和屋面周围流场的变化以及建筑对整个山体的风场影响，为工程实际提供参考。

关键词：坡屋面风荷载 OpenfOAM v2f 山地

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