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基于动态近似边界条件的气动弹性数值模拟

工程力学 2007年第8期24卷 54-59页

作者：何辉张伟伟叶正寅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

发展了一种利用欧拉方程计算非定常气动力的数值方法,通过在固定物面边界上满足动态近似边界条件计算出非定常气动力,避免了在每个时间步重新生成网格或需用动网格技术进行网格变形处理过程,提高了计算效率。运用这种方法计算了一系列... 详细信息

发展了一种利用欧拉方程计算非定常气动力的数值方法,通过在固定物面边界上满足动态近似边界条件计算出非定常气动力,避免了在每个时间步重新生成网格或需用动网格技术进行网格变形处理过程,提高了计算效率。运用这种方法计算了一系列非定常气动力算例,并与非结构动网格准确边界条件下的欧拉方程解和实验数据进行了比较,进一步分析了翼型俯仰角和马赫数对非定常气动力相对误差的影响。将气动力解算器与结构方程耦合进行气动弹性数值模拟,计算了跨音速具有S型颤振边界的二元气动弹性标准算例-Isogaiwing。算例结果表明,利用动态近似边界条件的欧拉方程具有简便、高效的特点,并能在小振幅情况下得到与精确边界条件精度相当的非定常流场解,还可以用于气动弹性分析。

关键词：气动弹性颤振动态近似边界条件翼型欧拉方程非定常气动力

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基于CST参数化方法的翼型气动优化设计

西北工业大学学报 2013年第5期31卷 829-836页

作者：卜月鹏宋文萍韩忠华许建华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

翼型参数化方法的优劣对最终优化设计结果有着非常重要的影响,它是决定优化设计效率和最终优化效果的关键因素。针对翼型外形的不同表达方式(分为翼型直接CST、扰动CST和中弧线叠加厚度分布CST等),分别发展了相应的CST参数化程序,并将... 详细信息

翼型参数化方法的优劣对最终优化设计结果有着非常重要的影响,它是决定优化设计效率和最终优化效果的关键因素。针对翼型外形的不同表达方式(分为翼型直接CST、扰动CST和中弧线叠加厚度分布CST等),分别发展了相应的CST参数化程序,并将其应用于翼型气动优化设计,研究几种不同参数化方式的优化结果和优化效率。RAE2822翼型单目标减阻优化设计的研究表明,基于CST的三种参数化方法和基于Hicks-Henne函数的参数化方法的减阻效果相当,但计算时间相差很大。在设计变量数相当的情况下,扰动CST方法和中弧线叠加厚度分布CST方法的设计效率高于直接CST参数化方法和Hicks-Henne参数化方法而中弧线叠加厚度分布CST的优化效率略高于扰动CST。DU93-w-210翼型单目标最大升阻比优化设计的研究进一步说明中弧线叠加厚度分布CST的优化效率略高于扰动CST。

关键词：翼型设计减阻效率残差流程图函数升阻比参数化几何优化跨声速空气动力学风力机 CST(类函数/形函数转变)

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大厚度翼型弹性振动中的分叉现象分析

振动工程学报 2010年第5期23卷 487-493页

作者：叶正寅蒋跃文武洁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

基于SST两方程湍流模型,求解了雷诺平均Navier-Stokes方程获得非定常气动力,耦合翼型弹性振动方程,在时间域内模拟了大厚度对称翼型的振动过程,探讨了大迎角下大厚度翼型的流场和气动弹性的分叉现象。研究发现,在百万雷诺数条件下,厚度... 详细信息

基于SST两方程湍流模型,求解了雷诺平均Navier-Stokes方程获得非定常气动力,耦合翼型弹性振动方程,在时间域内模拟了大厚度对称翼型的振动过程,探讨了大迎角下大厚度翼型的流场和气动弹性的分叉现象。研究发现,在百万雷诺数条件下,厚度大于20%的对称翼型在一定大迎角范围内,会出现气动弹性振动过程的分叉现象,通过跟踪流场的变化发现,引起翼型振动分叉的原因在于翼型分离涡平衡态的转化。

关键词：气动弹性分离流颤振分叉

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跨音速颤振的主动抑制研究

振动工程学报 2007年第3期20卷 224-231页

作者：张伟伟叶正寅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

运用基于非定常Eu ler方程的气动力辨识技术,得到跨音速非定常气动力的降阶模型。基于耦合结构方程、主翼和控制面的气动力状态方程,在状态空间内建立了跨音速伺服气动弹性分析模型。运用基于输出反馈的次优控制方法设计控制律。算例首... 详细信息

运用基于非定常Eu ler方程的气动力辨识技术,得到跨音速非定常气动力的降阶模型。基于耦合结构方程、主翼和控制面的气动力状态方程,在状态空间内建立了跨音速伺服气动弹性分析模型。运用基于输出反馈的次优控制方法设计控制律。算例首先分析了跨音速伺服气动弹性标准算例(BACT W ing)的开环结果,基于ROM技术的分析结果与基于Eu ler方程的数值仿真结果及实验结果作了比较。而后将基于ROM技术的闭环分析结果与基于Eu ler方程的伺服气动弹性数值仿真结果也作了对比,以验证控制律的设计方法和伺服气动弹性分析方法的正确性。次优控制方法设计的控制律可将颤振速度提高15%左右。

关键词：跨音速伺服气动弹性颤振 ROM 次优控制

含层流分离泡的粘性绕流精确数值模拟方法研究

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西北工业大学学报 2012年第6期30卷 830-835页

作者：刘方良韩忠华宋文萍张坤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

高精度CFD求解器是翼型设计的基础,而翼型流动转捩的准确预测是提高数值模拟精度的关键之一。eN方法是比较可靠的且可应用于翼型设计的转捩判断方法,但目前国内耦合eN转捩预测与二维雷诺平均N-S(RANS)方程求解器的研究仍需要通过求解层... 详细信息

高精度CFD求解器是翼型设计的基础,而翼型流动转捩的准确预测是提高数值模拟精度的关键之一。eN方法是比较可靠的且可应用于翼型设计的转捩判断方法,但目前国内耦合eN转捩预测与二维雷诺平均N-S(RANS)方程求解器的研究仍需要通过求解层流边界层方程为转捩判断提供所需的边界层信息。这种方法不能处理含层流分离泡的流动。为解决上述问题,文章发展了一种直接求解RANS方程为转捩判断提供高精度的边界层解的方法,耦合基于线性稳定性理论的eN转捩判断方法实现了含层流分离泡流动的转捩点自动判断。采用文中方法对含层流分离泡的翼型绕流进行了数值模拟,转捩预测位置与实验值吻合较好,气动力计算精度得到了提高,验证了该方法的有效性。

关键词： RANS方程 eN转捩判断方法线性稳定性理论边界层转捩层流分离泡

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旋翼/机身干扰非定常流场数值模拟(英文)

空气动力学学报 2010年第2期28卷 162-167页

作者：许和勇叶正寅王刚史爱明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

基于非结构动态嵌套网格方法对直升机旋翼/机身干扰非定常流场进行了三维Euler方程数值模拟。嵌套网格系统由包含旋翼的运动区网格和包含机身的静止区网格组成,两区网格均来自于同一套初始的整体非结构网格,人工边界以及初始的插值贡献... 详细信息

基于非结构动态嵌套网格方法对直升机旋翼/机身干扰非定常流场进行了三维Euler方程数值模拟。嵌套网格系统由包含旋翼的运动区网格和包含机身的静止区网格组成,两区网格均来自于同一套初始的整体非结构网格,人工边界以及初始的插值贡献单元对应关系在网格分区时同时确定。在非定常计算中两区网格始终存在一定的重叠区域,无需重新建立人工边界。高效的贡献单元搜索算法可以根据初始的插值贡献单元对应关系很快更新每一个真实时间步上的贡献单元对应关系。为了准确计入旋翼桨叶的挥舞和变距变形,在运动区网格中引入线性弹簧方法。采用非定常Euler方程和双时间推进方法模拟了美国佐治亚理工学院旋翼/机身干扰实验外形非定常流场,计算结果与实验值以及文献的计算值相吻合。

关键词：嵌套网格旋翼/机身干扰非定常流场贡献单元

基于细菌觅食性的改进粒子群优化算法翼型设计

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空气动力学学报 2012年第4期30卷 533-538页

作者：夏露李丁西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国防科技重点实验室陕西西安710072

提出了一种基于细菌觅食性的改进粒子群优化算法。该算法以粒子群优化算法的社会模型为基础,添加了个体之间的交流项,丰富了粒子之间的优势信息源,增强了粒子的信息共享能力,同时,引入了细菌觅食算法中的趋化和驱散机制,使得算法能够有... 详细信息

提出了一种基于细菌觅食性的改进粒子群优化算法。该算法以粒子群优化算法的社会模型为基础,添加了个体之间的交流项,丰富了粒子之间的优势信息源,增强了粒子的信息共享能力,同时,引入了细菌觅食算法中的趋化和驱散机制,使得算法能够有效地跳出局部最优。函数测试结果表明,该算法显著地提高了粒子群优化算法的寻优性能,并将该算法应用到了翼型设计之中。

关键词：粒子群优化算法细菌觅食算法社会模型翼型设计

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双喉道射流推力矢量喷管的数值模拟研究

西北工业大学学报 2009年第6期27卷 754-759页

作者：张强杨永李喜乐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

文章利用数值模拟手段,对双喉道射流推力矢量喷管展开研究,探讨了双喉道喷管产生推力矢量的原理,通过与实验的比较,验证了采用数值算法进行射流推力矢量研究的可行性,并在多个主喷流压比NPR=2、4、7下,系统考察了次流注入角度、空腔收... 详细信息

文章利用数值模拟手段,对双喉道射流推力矢量喷管展开研究,探讨了双喉道喷管产生推力矢量的原理,通过与实验的比较,验证了采用数值算法进行射流推力矢量研究的可行性,并在多个主喷流压比NPR=2、4、7下,系统考察了次流注入角度、空腔收敛角、上游喉道高度等喷管设计参数对其性能的影响,利用这些设计变量的参数化研究得出的规律,确定了一个相对较优的双喉道喷管参数组合方案:l=2.6hdt,hut=0.96hdt,1θ=10°,2θ=40°,=130,°在NPR=4,3%次流注入量时,该方案喷管产生的推力矢量偏角是14.65,°矢量效率是98.85%。

关键词：双喉道喷管射流推力矢量主喷流压比NPR 矢量效率

SST-DES在小分离流动数值模拟中的改进

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北京航空航天大学学报 2014年第9期40卷 1245-1249页

作者：王翔宇李栋西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室西安710072

在基于剪切应力运输(SST,Shear Stress Transport)分离涡模拟(DES,Detached Eddy Simulation)应对小分离流动的数值模拟中,上游雷诺平均方法(RANS,Reynolds Averaged Navier Stokes)区域内较大的涡黏性通过对流扩散方程传递到下游大涡... 详细信息

在基于剪切应力运输(SST,Shear Stress Transport)分离涡模拟(DES,Detached Eddy Simulation)应对小分离流动的数值模拟中,上游雷诺平均方法(RANS,Reynolds Averaged Navier Stokes)区域内较大的涡黏性通过对流扩散方程传递到下游大涡模拟方法(LES,Large Eddy Simulation)区域,导致自由剪切层解析湍流解迟迟得不到发展,剪切层失稳延后,出现强烈的灰区效应.为此将SST-DES中体现LES求解的类亚格子模式重新构造成标准k方程亚格子模式,防止多变量在RANS和LES交界面处对湍流黏性系数的混合影响,最终得到了一种改进的SST-DES方法.采用该方法对AS239翼型小分离数值模拟并与DES和延迟分离涡模拟(DDES,Delayed Detached Eddy Simulation)结果进行对比,可以看出该方法在壁面边界层保留了SST-DDES特性的同时,在尾迹区大大提高了LES的可解能力,显著降低了灰区的影响.

关键词：分离涡模拟 SST湍流模型小分离流动灰区亚格子模式