带有结构非线性的跨音速翼型颤振特性研究

以非定常N-S方程为主管方程,采用时间推进的方法,计算翼型振荡的瞬态非定常气动力,并与带有结构非线性的颤振方程耦合求解,计算了带有结构刚度非线性(间隙型,三次型刚度非线性)和结构阻尼非线性(三次型阻尼非线性)的结构响应特性和颤振特性.计算研究表明,由于同时具有结构和气动非线性,振荡极限环和气动力极为复杂.     

利用N-S方程模拟机翼气动弹性的一种计算方法

利用一种双时间方法求解三维非定常N-S方程,得到与任意非定常运动对应的气动力,在求解非定常气动力的同时,在时间域内用二阶龙格 库塔方法求解机翼弹性运动方程,从而模拟粘性流动中的气动弹性全过程.为保证网格生成效率,采用无限插值理论生成O-H型代数网格,考虑了机翼变形时的网格生成问题,并得到计算结果.     

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。     

分布式并行计算在光谱学信号处理领域中的应用

将分布式并行计算引入光谱学信号处理领域。用傅里叶红外光谱仪FTIR-4100获得白砂糖、木糖醇、麦芽糖和葡萄糖4类糖各39个样本的光谱曲线作为测试数据。在两台软硬件配置相同的计算机平台上运行分布式并行算法。先运用分布式并行方法读取FTIR-4100生成的文本文件中的原始数据,然后进行分布式并行数据预处理,包括最大峰值标准化校正,Savitzky-Golay平滑降噪算法等,再运用分布式并行遗传算法抽取糖特征波数共24个,最后将提取到的24个特征波数作为用BP神经网络输入,建立3层人工神经网络。实验结果表明,分布式并行计算运行结果与单机顺序计算结果比对一致,在两台计算机并行工作模式下的计算效率比传统的单机顺序计算处理效率高33.6%,为光谱学信号处理研究领域进行复杂科学计算和提高计算效率提供了新的方法。     

升力系数不变时跨音速机翼阻力优化设计

基于共轭方程的优化设计理论,应用三维欧拉方程进行了升力系数不变时跨音速机翼阻力优化设计研究,根据给定的目标函数推导了在物理空间上表述的共轭方程及边界条件,研究了共轭方程的数值求解方法及目标函数对设计变量的敏感性导数求解问题,发展了一种跨音速机翼阻力优化设计方法,应用该设计方法进行了跨音速机翼阻力优化设计研究,优化后机翼表面的激波强度减弱很多,有效减少了波阻.     

三维透平叶片扭转颤振问题的流固耦合数值研究

颤振,尤其是失速颤振是引起叶轮机械安全事故的重要原因之一。由于叶片颤振的复杂性,过去人们一直采用半经验的方法研究叶片的颤振。本文发展了一套更精确的流固耦合计算方法,并用这种算法研究了三维透平叶片的扭转颤振。在模拟大负攻角下的颤振时发现,传播失速响应频率向固有频率靠近是振动发散的一个重要判据。通过计算得出了压比和攻角对颤振影响的特性曲线,它不但可用于判断流体激振的稳定性,而且可以研究颤振的强度。     

机翼大攻角下失速颤振的气动弹性研究

本文采用流固耦合的数值方法研究了机翼在0°～50°攻角下的颤振。计算结果表明,随着来流攻角α0的增大,机翼的固有频率对颤振的影响越来越大,颤振由线性的强迫振动逐渐发展成为非线性的自激振动,而当α0增加到一定程度以后,大尺度分离流交替地从机翼头部和尾部产生,机翼和流场会发生共振,引起机翼的失速颤振。     

低展弦比跨音速轴流风扇转子流场三维数值模拟

应用基于时间推进的有限差分法求解跨音速压气机风扇转子内部三维粘性流场．该方法以新型ＬＵ隐式格式和改良型 ＭＵＳＣＬ ＴＶＤ格式为基础,对三维可压缩雷诺平均 Ｎａｖｉｅ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和低雷诺数ｑ－ω双方程湍流模型进行求解．计算得到了ＮＡＳＡ Ｌｅｗｉｓ ６７跨音速、低展弦比轴流风扇转子的性能曲线并重点分析了近最高效率点工况和近失速工况下的内部流场．计算与实验结果的对比表明此方法能够得到三维粘性流场的流动特性且计算精度较高,可用来模拟跨音速风扇转子内部流动．     

四级涡轮多叶片排三元N-S解网络并行计算

在科学与工程计算国家重点实验室SGI工作站网络上，基于PVM并行软件平台，发展了多叶片三元N-S解并行计算程序，对一四级动力涡轮内部流场进行了计算和初步分析．     

N-S方程隐式分区并行计算

将Wu Z N和Zou H提出的一套适合三点块三对角隐式格式的定常和非定常可压无粘流的覆盖分区并行计算方法推广到N-S方程的计算.在二维定常亚音速、跨音速和非定常情况下都得到了较好的绝对并行效率.     

Symmetries and Group-Invariant Solutions for Transonic Pressure-Gradient Equations

Lie symmetry group method is applied to study the transonic pressure-gradient equations in two-dimensional space. Its symmetry groups and corresponding optimal systems are determined, and several classes of irrotational group-invariant solutions associated to the symmetries are obtained and special case of one-dimensional rarefaction wave is found.     

宽弦高速跨音风扇颤振特性研究

颤振是航空发动机、燃气轮机等运行安全的重要威胁,但颤振稳定性与流动结构之间的关系尚不清晰。本文使用行波法和影响系数法,对某宽弦复合掠型高速跨音风扇转子的一阶模态进行了颤振特性研究,计算了在100%转速下从堵塞点到近失速点的颤振表现。使用影响系数法时,分析了不同通道数的计算域对气动阻尼计算的影响,并与行波法得到的结果进行了对比。研究了流动结构与叶片表面气动阻尼之间的关系,旨在提高对流动致颤机理的认识。结果表明影响系数法和行波法均能对叶片的气动阻尼进行较好的预测;流动结构方面,激波、激波附面层分离、叶尖泄漏流以及吸力面前缘叶顶附近的非定常压力波动,对叶片的气动阻尼分布有较大的影响。     

非定常Navier-Stokes方程基于两重网格离散的有限元并行算法

基于两重网格离散和区域分解技巧,提出三种求解非定常Navier-Stokes方程的有限元并行算法.算法的基本思想是在每一时间迭代步,在粗网格上采用Oseen迭代法求解非线性问题,在细网格上分别并行求解Oseen、Newton、Stokes线性问题以校正粗网格解.对于空间变量采用有限元离散,时间变量采用向后Euler格式离散.数值实验验证了算法的有效性.     

非定常Navier-Stokes方程基于完全重叠型区域分解的有限元并行算法

基于完全重叠型区域分解技巧,提出三种求解非定常Navier-Stokes方程的有限元并行算法.其基本思想是首先对空间施行完全重叠区域分解,然后各个处理器使用向后Euler格式独立并行求解关于时间t的常微分方程;对于非线性的对流项,分别采用半隐格式和全隐格式进行处理.算法中每个处理器所负责的子问题是一个全局问题,它定义在整个求解区域上,但绝大部分自由度来自其所负责的子区域,从而使得算法实现简单,通信需求少.数值算例验证了算法的有效性及其良好的并行性能.     

间断Galerkin方法求解跨音压气机转子流场

本文采用间断Galerkin方法求解雷诺平均N-S方程和SA湍流模型方程,采用Roe格式计算无黏通量,混合格式求解黏性通量中的梯度。为防止跨音速流场计算中的数值振荡,采用了TVD限制器和正性修正。计算了跨音速转子NASA Rotor37在设计转速下的变工况流场,得到了与实验吻合良好的结果,表明DG方法在叶轮机械内部流动计算中具有广阔的应用前景。     

一种分布式内存环境下的并行二分网格加密算法

给出了一个基于ALBERT(Adaptive multi-Level finite element toolbox using Bisection refinement and Error control by Residual Techniques)的并行二分网格加密算法.其目的是开发基于ALBERT的、适合于分布式内存计算机的并行自适应有限元软件包.首先给出了针对ALBERT的并行化策略,然后重点介绍并行网格加密算法,并证明了并行算法和原有串行算法在加密结果上完全等效.最后,数值实验证明该并行算法能有效地在分布式内存的计算机上执行.     

Fast Calculation of Computer-Generated Fresnel Hologram Utilizing Distributed Parallel Processing and Array Operation

Fresnel CGH for a three-dimensional (3-D) object is generated by calculating the Fresnel diffraction, but it requires a huge amount of calculation. This is one reason for the difficulty in realizing real-time holography. We propose fast calculation method of computer-generated Fresnel hologram (Fresnel CGH) utilizing distributed parallel processing and array operation. In our method, a projected image with depth information of the 3-D object is prepared to calculate the Fresnel diffraction. The Fresnel diffraction of the projected image is then calculated with depth information by array operation and distributed parallel processing. Parallel processing is realized using JavaSpaces and many standard computers. In our array operation, calculation error in phase distribution on a hologram occurs more than the strict Fresnel diffraction. However, it was confirmed by experiments that the influence of an error can be controlled and ignored. In this paper, our proposed method and some experimental results are shown.