用隐式方法和WENO格式计算悬停旋翼跨声速无粘流场

寻找一种能够准确计算以涡为主要特征的复杂流场和克服尾迹耗散问题的数值方法,一直是旋翼空气动力学研究的热点和难点。本文发展了一种基于高阶迎风格式计算悬停旋翼无粘流场的隐式数值方法。无粘通量采用Roe通量差分分裂格式,为提高精度,使用五阶WENO格式进行左右状态插值,并与MUSCL插值进行比较。为提高收敛到定常解的效率,时间推进采用LU-SGS隐式方法。用该方法对一跨声速悬停旋翼无粘流场进行了数值计算,数值结果表明WENO-Roe的激波分辨率高于MUSCL-Roe,体现出了格式精度的提高对计算结果的改善,LU-SGS隐式方法的计算效率比5步Runge-Kutta显式方法的高。     

基于运动嵌套网格的前飞旋翼桨叶气动干扰数值模拟

采用运动嵌套网格和求解Navier-Stokes方程的方法,数值模拟了前飞状态的旋翼流场,结果同试验数据吻合得很好;在此基础上,分别对单双桨叶旋翼在两种桨距情况下的前飞流场,进行了对比计算,模拟了各种因素对旋翼桨叶间气动干扰作用的影响,并对其机理进行了探讨,得到一些与工程实际吻合的现象和结论.     

不可压Navier-Stokes方程基于误差估算的网格自适应解法

首先导出了广义Stokes方程Petrov—Galerkin有限元数值解的当地事后误差估算公式;以非连续二阶鼓包（bump）函数空间为速度、压强误差的近似空间,该估算基于求解当地单元上的广义Stokes问题。然后,证明了误差估算值与精确误差之间的等价性。最后,将误差估算方法应用于Navier—Stokes环境,以进行不可压粘流计算中的网格自适应处理。数值实验中成功地捕获了多强度物理现象,验证了本文所发展的方法。     

Navier-Stokes方程的相似解

综述了Navier-Stokes方程的相似解,表明几乎所有已知的非线性相似解都可以通过伸缩变换的方法得到.论述了相似解所需要满足的条件: 定常解下,速度或与坐标成正比或与坐标成反比; 非定常解的存在,还依赖于某些特殊的时间关系.      

基于高阶和高效格式的悬停旋翼可压缩无粘绕流的计算

发展了一种基于高精度和高效格式计算悬停旋翼复杂绕流的隐式有限体积方法。控制方程为Euler方程,其中对流项通量的左右状态量采用五阶加权基本无振荡(WENO)格式重构,时间推进应用隐式LU-SGS算法,为进一步加速收敛,采用三层V循环多重网格松弛方法。考虑到多重网格方法的思想以及五阶WENO格式涉及6个网格单元,建议仅在最细网格上使用WENO格式。计算结果表明本文方法能有效捕捉激波,对尾迹也有较高分辨率,基于隐式LU-SGS算法的多重网格方法能有效提高计算效率。     

鸭式旋翼/机翼飞机悬停及小速度前飞气动干扰实验研究

鸭式旋翼/机翼飞机是一种新概念可垂直起降高速飞行器,为了解该飞机在悬停及小速度前飞时的全机气动干扰特性,在南京航空航天大学开口风洞中进行了飞机全机气动力实验,实验采用多台测力天平分别测量主机翼和机身的气动力.结果表明,悬停时受主机翼高速旋转产生的下洗尾流影响,机身产生了较大的法向力和低头力矩;前飞时下洗尾流对机身的法向力和俯仰力矩有比较严重的干扰,对滚转力矩和偏航力矩干扰较小,对侧向力有一定影响.实验结果为飞机的飞行动力学特性研究以及控制律设计提供了参考.＃     

直升机旋翼瞬态气动响应分析的一个高效方法

基于旋翼动量-叶素组合理论,计入桨叶挥舞运动和动态入流对旋翼拉力的非定常影响,建立了一个快速计算垂直飞行状态总距突增时旋翼气动响应的方法,可用于旋翼拉力、桨叶挥舞运动和诱导速度的瞬态变化的分析。为验证方法的有效性,分别对三种不同总距突增情况下的旋翼气动响应进行了计算,并与可得到的实验结果进行了对比。应用该方法,研究了铰接式旋翼桨叶的挥舞铰外伸量对动态响应的影响,对比了总距突增和突减两种情况下的不同瞬态变化。在此基础上,得出了一些结论。     

由Kirchhoff方程导出压杆的临界载荷

用Kirchhoff方程讨论压杆的稳定性,导出了适合任意端部约束的、直杆的 线性化扰动方程及其通解;根据积分常数非零解的存在条件,分别导出了不同端部约束压杆 的临界载荷.     

关于气动声学数值计算的方法与进展

气动声学数值计算是近年才出现的研究领域。本文介绍了气动声学数值计算的方法和有关的问题、边界条件的处理以及计算非线性声波的数值方法和进展。讨论了计算气动声学(CAA)的特性及其与计算流体力学(CFD)的差异，指出气动声学数值方法的关键是建立能保持色散关系的差分方程和正确处理无反射边界条件。对于非线性声波传播的问题，为了得到正确的解，应注意提高差分格式对短波的分辨能力，同时发展能抑制“伪”振荡(短波)而对长波基本不起作用的数值方法。     

考虑地面效应的高速列车远场气动噪声计算方法研究

为研究高速列车远场气动噪声的计算方法,根据高速列车近地面运行的实际情况,利用半自由空间的Green函数求解FW-H方程;建立考虑地面效应时的远场声学积分公式,并研究地面效应对高速列车远场气动噪声的影响.研究表明,由于存在地面效应,原来的自由声场变成了相当于真实列车声场与镜像列车声场的叠加,并且作用在镜像列车上的力源和法向运动速度与真实列车上的相同.当列车运动速度为350 km/h时,不考虑地面效应时,远场测点的等效连续A计权声压级的最大值为90.76 dB;考虑地面效应之后,远场测点的等效连续A计权声压级的最大值为94.72 dB.     

Convergence of steady and unsteady formulations for inviscid hovering rotor solutions

An upwind Euler solver is presented, and applied to multibladed lifting hovering rotor flow. These flows can be simulated as a steady case, in a blade‐fixed rotating co‐ordinate system. However, forward flight simulation will always require an unsteady solution. Hence, as a stepping stone in the development of a forward flight simulation tool, both explicit steady and implicit unsteady simulations of the same hovering case are presented. Convergence of the two approaches is examined and compared, in terms of residual history, cost, and solution evolution, as a means of both validating the unsteady formulation and considering implications for forward flight simulation. Consideration of the solution evolution and wake capturing shows that for hovering rotor cases, the unsteady and steady solutions are the same, but the unsteady solution is more expensive in terms of CPU time. It is also shown that for hover, the fewer real time‐steps taken per revolution the more efficient the implicit scheme is. However, this is a characteristic of the case, which results in smooth solution variation between time steps. It is also demonstrated that for rotary flow simulation, the global residual is not a useful quantity to assess convergence. The residual reaches a very low (constant in the implicit case) value while the solution is still evolving. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.