三维机翼跨音速颤振的分布式并行计算

以多台微机组成分布式计算系统，利用无限插值方法(TFI)生成三维多块贴体运动网格，以Navier-Stokes方程为控制方程，求解三维机翼的跨音速非定常气动力，并与颤振方程耦合迭代计算，求解机翼广义位移响应的时间历程，根据广义位移的时间历程的衰减、等幅和发散振荡等情况确定机翼跨音速颤振临界条件．通过算例验证，计算结果与实验结果和理论分析相吻合．     

振荡机翼跨音速非定常粘性绕流的数值计算

以非定常Ｎ－Ｓ方程为主管方程，采用ＬＵ－ＮＮＤ混合差分格式，Ｃ和Ｃ－Ｈ型贴体运动网格，Ｂ－Ｌ双层代数紊流模型，求解绕振荡翼型和三维机翼的跨音速非定常粘性流场，分别计算了ＮＡＣＡ００１２翼型和Ｍ６机翼作俯仰振荡时跨音速非定常粘性绕流流场。研究了非定常绕流的气动特性，部分计算结果和风洞实验值作了比较。     

弹性载机对外挂物动力学响应的影响

在外挂物投放过程中, 载机对外挂物具有气动干扰效应, 产生附加气动力.对于弹性机翼, 在外挂物分离投放时, 相当于给机翼一个初始扰动, 机翼将发生弹性振动, 该振动也会对外挂物带来气动干扰效应.通过耦合求解非定常N-S方程刚体六自由度方程和基于模态法的结构动力学方程, 对考虑弹性变形的载机外挂物分离投放过程进行模拟, 研究了弹性机翼对外挂物的气动干扰效应.研究结果表明:在外挂物分离初期, 弹性机翼的干扰对外挂物气动力响应产生显著影响, 机翼的主要结构模态频率决定了外挂物气动力的变化频率, 并且由载机机翼动弹性变形引起的干扰气动力能占到外挂物总气动力的一半左右.      

叶栅内定常及非定常粘性流动数值模拟

本文给出了一个模拟叶栅内准三维定常和非定常粘性流动的数值方法。对于定常流动,采用ＴＶＤ Ｌａｘ－Ｗｅｎｄｒｏｆｆ格式和代数湍流模型求解雷诺平均Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程,使用当地时间步长和多网格技术使计算加速收敛到定常状态;对于非定常流动,使用双时间步长和全隐式离散,采用与求解定常流动相似的多网格方法求解隐式离散方程。文中给出了ＶＫＩ透平叶栅内的定常流结果和１．５级透平叶栅内的非定常数值结果。     

温度体动网格模型中控制参数的研究

采用调整导热系数和源项分布的方式,对温度体动网格模型所生成的网格品质进行控制.温度体动网格模型将运动边界的位移虚拟为求解域的温度边界条件,以流体能量方程或固体导热方程作为控制方程,通过选取不同的导热系数或源项分布可以得到适合不同求解问题需要的温度分布,并将求解得到的网格节点的温度作为其动态位移量.采用温度体动网格模型计算平动、三维旋转运动、柔性体运动等流固耦合计算中可能涉及的动网格算例.结果表明,在计算效率和生成网格的品质方面,与已有的动态网格生成方法相比,具有较大的优势,可以有效解决流固耦合数值模拟中存在的动态网格生成难题.     

基于CFD/CSD的舵面控制气动弹性数值模拟方法

在动态网格上通过耦合求解流动控制方程和结构动力学方程, 发展了一种舵面控制下飞行器运动响应过程中气动弹性数值模拟研究方法.流动控制方程采用N-S方程, 结构动力学采用线性模态叠加方法, 其中流动控制方程空间离散采用基于非结构网格的有限体积方法, 对流通量采用计算HLLC格式, 非定常时间离散采用基于LU-SGS的双时间步长方法.模拟中, 气动运动和结构变形在双时间步长方法推进过程中采用改进松耦合方法, 气动网格与结构网格之间信息交换采用无限平板样条法实现, 飞行器的运动和变形采用基于重叠网格和Delaunay图映射变形网格相结合的方法进行处理.采用多个考核算例对发展的数值方法进行考核验证, 结果表明该方法可以高效精确模拟舵面开环控制下飞行器运动响应过程中的气动弹性特性.      

基于自动微分的线性/非线性谐波方法研究

本文运用线性/非线性谐波方法并结合自动微分开发求解一维非定常欧拉方程组的求解器.线性/非线性谐波方法求解非定常流不仅精度高,而且计算时间短,自动微分方法的应用又极大地减少了谐波方程求解器开发的工作量.在定常求解器的基础上,利用自动微分工具生成求解谐波方程的基本代码,通过手动组合和微调最终得到求解一维非定常欧拉方程的求解器.最后通过准一维拉瓦尔喷管算例和直管算例来验证求解器的准确性.     

应用笛卡尔非结构切割网格进行外挂物投放的数值模拟

描述了一种新的网格生成技术，即笛卡尔非结构切割网格技术，采用叉树数据结构，完成了几种单段和多段翼型以及三维机翼的网格生成，应用中心有限体积法，对其绕流问题进行Euler方程数值模拟，并将计算结果与实验数据进行对比，在机翼绕流数值模拟的基础上，求解出机翼带外挂物的分离投放的流场计算问题。     

非结构混合网格上的NS方程求解方法

提出了一套较为通用的，完全自动化的非结构混合网格生成方法．在物面粘性作用区，采用一种改进的推进层方法生成三棱柱形和金字塔形网格；在其他流动区域采用阵面推进方法生成四面体网格．采用一种改进精度的格心有限体积法对三维NS方程进行了求解，在加速收敛措施方面，提出了一种新的当地时间步长取定方法来减小质量较差的网格单元对流场计算稳定性和收敛速度的不利影响．以M6机翼和DLR-F4翼身组合体外形的粘性流场作为数值算例，验证了上述网格生成和流场求解方法的正确性和实用性．     

一种基于连续核函数展开的跨声速气动力修正法

现有的跨声速修正面元方法大多难以准确修正非定常压强系数的虚部.结合下洗修正方法和连续核函数展开法(Successive Kernel Expansion Method),发展了一种新的修正方法.计算ONERA M6机翼的非定常气动力,与传统修正方法比较,结果表明该方法具有更高的精度.将改进的非定常气动力用于机翼的跨声速颤振分析,较好地预测了机翼在跨声速区域的非线性颤振特性.