一个设计收缩管道的方法

本文根据不可压轴对称(及平面)势流场内存在可分离变量形式的流函数解,提出了一种新的轴向速度分布函数,在很宽的收缩比条件下有效地缩短了管道长度,并保证了管道入口附近管壁上逆压梯度很小,出口截面上的气流均匀性与平行性较优,在流场内气流不发生分离.应用本文方法计算的曲线建造了有扁八角形收缩段的模型风洞,收缩比为13.025.理论计算与实验结果符合较好.实验结果表明:在这种情况下逆压梯度很小,未观察到可见的分离区,在入口、出口及壁面上速度分布满意,出口处最大速度不均匀度小于0.4％.     

平面亚声速定常势流的最小二乘有限元法

1.方法 平面亚声速定常势流的无量纲基本方程组是其中,x,y是以流场特征长度无量纲化的直角坐标;u,ν和α是以远方来流声速无量纲化的速度分量和局部声速;M_∞是远方来流马赫数;r是比热比。 边界条件视具体问题而定。我们用迭代法求拟线性一阶偏微分方程组(1)的数值解。在迭代的每一循环中,用最小二乘有限元法解线性化的方程组。我们试验了变刚度与等     

脱体涡流型的数值计算

本文在回顾空气动力体大迎角脱体涡流场数值计算的发展过程之后,详细讨论了各种势流计算模型。      

求附连水质量的一种直接方法

本文基于势流理论，提出了计算附连水质量的一种直接方法     

水泵叶片表面三维边界层计算

本文用有限差分法计算混流式可逆水力机械水泵工况叶片表面的三维边界层。水泵叶轮中主流区的三维势流由直接边界元法计算。对于叶片面附近的粘性流动。用三维半正交坐标系中的边界层方程表示。为了提高计算精度采用贴体坐标技术生成边界层区域的计算网格。并利用Cebeci等变换函数及Keller差分格式离散方程。用分块解法求解。计算叶轮叶片表面的压力分布与相应试验结果进行了对比。     

混合式CRP面元法计算对比

目前,对于混合式CRP(contra-rotating propeller)的数值研究大部分是基于黏流方法,这主要是由于混合式CRP组成构件较多,运用势流方法求解存在一定的困难.但势流方法求解效率较高,在混合式CRP的设计方面,具有独特的优势.为建立混合式CRP的高效数值分析方法,从而为混合式CRP的设计工作奠定基础,研究首先将混合式CRP分成前桨和吊舱推进器两部分,以单个螺旋桨面元法和吊舱推进器整体面元法为基础,建立了混合式CRP的迭代面元法.随后对混合式CRP的几何结构以及桨叶面元奇点强度的变化特点进行分析,提出了将混合式CRP各构件进行整体计算的面元法,推导了整体面元法的计算公式.编译完成迭代面元法以及整体面元法的计算程序,并对混合式CRP的敞水性能进行了计算分析,两种面元法的计算结果与试验值的对比表明;迭代面元法与整体面元法计算得到的推力、扭矩系数相对误差均能控制在5%以内,但整体面元法的计算时间比迭代面元法节约1/3左右,同时整体面元法省去了迭代步骤,适宜于混合式CRP的设计.最后对研究中所建立的整体面元法的理论误差进行了分析.     

复杂外形飞行器压力分布CFD数值模拟与试验结果比较

为观察粘性效应对物面压力分布的影响,并验证 CFD 数值模拟方法的计算结果,设计了翼-身-舵组合体模型,利用航天空气动力技术研究院的FD-20炮风洞,在马赫数Ma分别取6、8且攻角α分别取0o、10o、20o的条件下进行了风洞测压试验,同时用Euler方程和N-S方程计算了模型的表面压力并与试验结果进行了比较。结果表明：除少数测点外,弹身、弹翼、舵面及弹身-弹翼干扰区的 Euler方程和 N-S方程计算结果都比较一致,除了攻角α=20°时的弹翼外,计算结果都与试验结果吻合较好。攻角α=20°的极小展弦比三角弹翼,由于侧前缘脱涡等分离现象的存在,实验值普遍高于计算值10%～15%,但变化趋势一致。因此,在采用CFD数值模拟与工程计算相结合的方法进行气动加热或非定常气动力的计算中,采用Euler方程代替N-S方程求解边界层外缘参数和当地流参数是合理的。     

具有脱体激波的跨音速流场计算

本文从跨音速高级近似扰动速势方程出发,研究了低超音速来流中基本的二维钝头翼型的绕流特性和计算方法,给出了适用的远场边界条件和差分格式。对NACA 0012翼型进行了零升力和有升力条件下的初步计算。计算表明,本文计算方法能得到与有关理论结果~[2]和风洞试验数据~[8]相接近的收敛解。     

自由面势流问题的域外奇点边界元法及其数值误差分析

讨论了域外奇点边界元法在自由面势流问题计算中的作用，并以连续及离散Fourier分析对该方法(就m阶面元的一般情况)进行数值误差分析，导出了计及面元阶数、奇点至自由面垂向距离、配置点移动、差分格式等因素影响的数值误差一般表达式。从理论上证明了自由面势流问题计算中采用域外奇点法可改善离散产生的数值色散误差并能结合配置点前移(向上游)等方法以数值满足辐射条件。     

单晶硅AFM加工过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法对AFM针尖加工单晶硅进行了研究.工件内部硅原子间相互作用力采用Tersoff多体势计算,工件原子和金刚石针尖原子的相互作用力采用Morse对势计算.本文分析了在不同切削深度下系统势能和牛顿层温度变化情况,对切削力、切屑、侧向流原子跟切削深度的关系进行了系统研究,并在此基础上,对金刚石针尖在单晶硅上的切削机理进行了讨论.     

时域Rankine源法求解有限水深船舶在规则波中的水底压力变化

应用势流理论中的Rankine源面元法和时域步进法,求解了有限水深船舶在规则波中运动的水底压力变化。将速度势分解成基本势、局部势和记忆势,以叠模解作为基本势对自由表面条件和物面条件进行了线性化,通过在水底布置面元来满足水底条件。利用研制的水底压力-水面波浪测量系统,测量了不同入射波船模表面波形与水底压力的时历曲线,理论计算与实验结果符合较好,验证了自编程序的正确性。通过对比二者的等高线图发现,水底压力与表面波形的峰谷有较好的一致性,并且压力较波形更为平滑。     

风浪联合发电系统水动力学研究进展

随着化石能源枯竭和全球变暖等环境问题的日益严重,海洋可再生能源(海上风能、波浪能和潮流能)成为研究热点. 为了有效开发海洋可再生能源,降低成本,多种能源综合开发成为现阶段的趋势. 海上风能与波浪能结合具有广阔的应用前景,联合发电系统不断创新. 水动力性能是联合发电系统与波浪相互作用的重要基础. 本文简要介绍多种应用在联合发电系统上的水动力学数值模拟方法,包括线性频域、线性时域、势流非线性方法标识码基于 Navier-Stokes 方程的黏性方法,对现有文献的水动力学数值模拟方法进行综述,从计算效率和精度标识码析其优缺点,且进一步阐述水动力控制优化的技术原理与实验技术主要科研难点,为联合发电系统的水动力设计提供依据. 得到以下主要结论:从计算效率上看,线性频域方法最优,其次为线性时域、势流非线性、黏性方法,从计算精标识码,与前者恰好相反;综合考虑计算效率和精度,采用考虑黏性修正的势流方法来研究是一个切实可行的方案;模标识码方法和优化控制技术目前还不够成熟,尚处于探索阶段.      

风浪联合发电系统水动力学研究进展

随着化石能源枯竭和全球变暖等环境问题的日益严重,海洋可再生能源(海上风能、波浪能和潮流能)成为研究热点.为了有效开发海洋可再生能源,降低成本,多种能源综合开发成为现阶段的趋势.海上风能与波浪能结合具有广阔的应用前景,联合发电系统不断创新.水动力性能是联合发电系统与波浪相互作用的重要基础.本文简要介绍多种应用在联合发电系统上的水动力学数值模拟方法,包括线性频域、线性时域、势流非线性方法,以及基于Navier-Stokes方程的黏性方法,对现有文献的水动力学数值模拟方法进行综述,从计算效率和精度方面分析其优缺点,且进一步阐述水动力控制优化的技术原理与实验技术主要科研难点,为联合发电系统的水动力设计提供依据.得到以下主要结论:从计算效率上看,线性频域方法最优,其次为线性时域、势流非线性、黏性方法,从计算精度上看,与前者恰好相反;综合考虑计算效率和精度,采用考虑黏性修正的势流方法来研究是一个切实可行的方案;模型实验方法和优化控制技术目前还不够成熟,尚处于探索阶段.     

LJD状态方程的简便公式

为了实际使用更方便,我们提出了LJD状态方程的一个简便公式。这个简化了的表达式是基于LJD理论在θ从10到290和τ从0.3到1.0范围内的数值结果得来的,而该理论中所用的分子间相互作用势是6-exp(α=13)势。用这式子计算的结果与数值结果相比最大偏差约为10％,而对爆轰产物所涉及的范围则在6％以内。     

均匀流中双色波传播特性的模拟研究

针对双色波浪与均匀流相互作用问题,采用时域高阶边界元方法建立自由水面满足完全非线性边界条件的数学模型。求解中采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,运用四阶龙格库塔方法更新下一时间步的波面和速度势。通过与已发表试验结果对比,验证了本模型的准确性。通过数值计算研究了水流参数对各组成波及衍生的高阶波幅值、波浪和水流间能量交换的影响规律。     

用间接边界元方法求解不可压缩孤立翼型绕流的一种库塔条件处理方法

本文对不可压二维翼型势流绕流的边界元法求解作了分析,在对基本方程与边界条件进行数值离散化时,将库塔条件代入基本方程。按本方法编制的计算机程序对若干算例进行了验算。结果表明,本文提出的方法是可靠的,该法计算简捷、方便,占用计算机内存少,具有实用意义。     

INTERACTION MODEL OF THE ENCLOSED AIR AND THE OUTER MEMBRANE

将充气膜结构内充气体假定为势流,推导得到速度势表示的内充气体小幅波动方程,并采用Galerkin法离散得到内充气体的有限元动力学方程。引入界面协调条件,建立了内充气体结点速度势与外部膜材结点位移的关系,然后联立薄膜动力方程和气体动力学方程得到充气膜系统内充气体与外部膜材的共同作用理论模型。在该理论模型基础上,建立了两类典型充气结构的数值模型进行分析,通过将数值结果与试验结果对比,验证了共同作用理论模型的准确性和合理性。     

海上构筑物波浪载荷的一些基本问题

本文分析了海洋工程中 Morlson 方程的物理含义,给出了计算涡流力的新方法,考虑了势流力各向异性与非线性效应,指出了现有计算非线性力方法的不合理性,并将结果应用于目前正在研制的顺从式结构.这对于正在从事这一领域研究的科研和工程技术人员会有一定的启发.     

基于ANSYS ACP的复合材料螺旋桨流固耦合计算方法

针对复合材料螺旋桨的流固耦合水弹性行为,为形成双向耦合的集成平台,对复合材料螺旋桨进行了流固耦合计算方法的研究。在ANSYS Workbench平台中,采用ACP模块对复合材料螺旋桨的建模进行了分析,介绍了复合材料螺旋桨的建模流程、流体计算模型和固体计算模型。通过静态加载试验对复合材料螺旋桨建模方法的可靠性进行了验证,计算值与试验值的偏差在5.1%以内,且反映出材料的各向异性。通过空泡水洞模型试验对复合材料螺旋桨流固耦合敞水性能计算方法的精确度进行了验证,在转速为12.7r/s和25r/s两个工况下计算的推力和扭矩与试验值吻合较好。验证了基于ANSYS ACP的复合材料螺旋桨稳态流固耦合计算方法合理可行,为复合材料螺旋桨的流固耦合振动特性分析提供了参考。     

水平均流中细管排放气泡的三维数值模拟

在液体为无粘不可压，流动有势和气体遵循完全气体绝热关系的假定下，本文应用边界积分方程方法数值模拟了水平均流中垂直细管排放气泡的三维动力学问题，边界采用高阶有限元表达。文中介绍了有关泡面法向矢量、切向速度、曲率和接触线等的计算技术。与已知解的比较，表明了这一数值方法的高精度和优越性。算例显示了水平均流对于气泡形状和体积的影响