针对特定加工误差,利用CFD模拟方法对典型弹型的气动参数进行分析。采用六自由度外弹道模型,对质量偏心弹丸稳定性能进行了计算与分析。结果表明,质量偏心对滚转阻尼力矩和马格努斯力矩影响很大,从而使章动周期变长、攻角(章动角)衰减变慢,弹丸飞行失稳趋势明显。

无轴涵道旋翼(Shaftless ducted rotor,SDR)是一种采用涵道-旋翼-电机一体化设计的新型涵道旋翼系统,其与传统涵道旋翼(Ducted rotor,DR)气动特性有较大差异。基于非结构网格的滑移网格技术,首先分析了SDR与DR气动特性差异,然后分别考察了桨盘高度、桨叶片数、涵道扩散角、中心孔径及涵道唇口半径5个关键参数对SDR气动特性的影响。研究发现:相同尺寸SDR比DR在悬停状态能够产生更大的总拉力,但其涵道拉力占比减小。前飞状态下SDR涵道后方产生较大的低速区,前行桨叶上方涡环有向内扩散趋势。桨盘高度对SDR与DR的影响机理相似。增加桨叶片数能够有效提高SDR的总拉力值,也能提高涵道拉力占比。增大涵道扩散角将导致SDR旋翼拉力系数下降。减小中心孔径能提高总拉力,但各部分拉力系数在下降。适当增加涵道唇口半径能够提高总拉力大小,超过一定值后总拉力开...

针对单层、腔室型两种形式的开孔波纹板风障,采用滑移网格方法分别模拟横风条件下高速列车通过风障区域的过程,分析了在横风和列车风耦合作用下风障周围的绕流流场特性、风障面板气动荷载的时域特性及横风与列车风耦合脉动压力的频域特性。结果表明:在高速列车行经风障区域的过程中,无横风时头车产生的冲击作用要大于尾车的;存在横风作用时,列车头车产生的气动冲击作用与横风作用形成对冲,抵消了部分横风能量,而列车尾车则与横风作用相叠加,放大了横风对风障的气动作用;单层风障通过改变横风流向起到挡风减载作用,而腔室型风障同时可在腔室内部及尾流形成大量小漩涡来消耗横风能量,使用腔室风障能显著降低单个风障面板的气动荷载;该研究中,横风与列车风耦合作用于风障的脉动压力以及气动荷载的主频谱峰值集中在0.5~5 Hz内。

深入研究低雷诺数滑流对机翼的影响,能够推进临近空间低速流动机理性研究,提供可靠的气动参数。参考某太阳能无人机,建立单螺旋桨计算模型,采用两叶螺旋桨,通过ICEM网格软件生成具有两个计算域的高质量结构网格,应用滑移网格边界条件,对模型进行数值模拟;分析低雷诺数螺旋桨滑流的发展和机翼在滑流作用下的非定常气动特性,研究不同螺旋桨位置对机翼气动特性的影响,计算结果表明螺旋桨滑流会很大程度地改变机翼表面压力分布和沿翼展的升力分布,对机翼升阻特性有显著影响,同时螺旋桨滑流可以抑制机翼表面层流分离泡的产生。

针对自然环境中的二级风(1.6~3.3 m/s)和三级风(3.4~5.4 m/s),对悬停状态的共轴双旋翼进行水平和竖直来流的抗风扰气动性能测试。在建立自然来流影响下的桨叶速度分布模型基础上,采用低速风洞模拟自然环境对共轴双旋翼进行了来流吹风试验。采用滑移网格方法计算旋翼流场,捕捉自然来流环境中流场内部的气动干扰现象,主要包括桨尖压强分布、流线分布和桨尖速度矢量。研究结果表明:所建立的模拟方法能够准确反映自然来流对共轴双旋翼流场气动特性影响;相比无来流状态,受竖直来流影响的共轴旋翼性能下降,而水平来流环境中的共轴旋翼具有较好的抗风扰性能,旋翼性能随着水平来流速度的增大而大幅度提高。

以某涵道风扇系统模型为研究对象,基于滑移动网格技术,建立了非定常气动力计算方法,并用风洞试验对其进行了验证分析。并在此基础上计算分析了影响涵道风扇系统气动特性的黏性效应、桨-涵道间隙以及桨盘位置等因素。结果表明,黏性效应代表了桨尖和涵道之间附面层干扰的大小,考虑黏性效应能够提高气动力计算的准确性;桨-涵道间隙决定了螺旋桨影响涵道的效果,间隙越小,影响越大,在涵道产生的附加拉力越大;桨盘位置则决定了进入螺旋桨的流场品质和桨-涵道间隙,合理的位置应保证涵道截面对气流的整流效果最佳且间隙符合设计要求。

为更加真实可靠地反映扑翼飞行器在大气边界层中的飞行状态,采用基于标准的k-ε湍流模型,以大气边界层中四种具体地貌的风速剖面为入口边界条件,结合Fluent的滑移网格技术,分别对扑翼飞行器位置高度在标准高度以上和以下位置的气动特性进行数值模拟,分别得到两个位置的升阻力系数。计算结果表明,在翅翼扑动频率、入口风速剖面和迎角不变的情况下,地面粗糙度对扑翼飞行器升阻力系数的影响由扑翼飞行器相对于标准参考高度的位置决定。

螺纹插装式电磁换向阀在换向过程中阀芯主要受到电磁驱动力、液压负载力、弹簧力和摩擦力的作用。为了更加准确的模拟阀芯换向移动过程,将电磁驱动力、弹簧力及摩擦力的函数关系写入用户自定义函数UDF,在Fluent软件中实现电磁、液压之间的耦合计算。UDF实时计算各项力数值大小并在牛顿第二定律基础上得出该时刻阀芯运动速度,结合滑移网格法控制区域网格运动实现瞬态流场计算,得到阀芯运动更为准确的计算结果,在此基础上对螺纹插装阀换向过程

油水环状流是一种低能耗的管道输送高黏度原油的方式，输送过程中会历经球阀，而球阀开闭动作会对环状流动产生影响。本文对阀门转动过程中环状流的变化状况进行研究，为研究阀芯转动对油水环状流稳定性的影响机制提供数据。采用CLSVOF模型与追踪油水界面，用滑移网格描述阀芯转动，并用标准湍流模型设置湍流，建立数值模拟模型，分析阀芯转动过程中油水环状流的流动状态变化。结果表明，阀芯转动过程中，阀门内油水环状流会发生急剧变化，并受阀门开启速度的影响。

针对K3V轴向柱塞泵的流道非定常流动,应用CFD软件对柱塞泵的流场进行了数值分析。利用滑移网格技术与动网格技术对柱塞泵缸体的旋转运动与柱塞的直线运动进行了动态模拟,得到了柱塞泵油膜在不同时刻的压力云图、泵出口流量变化曲线以及柱塞腔内压力变化曲线,对流量倒灌现象进行了分析,为K3V柱塞泵流道设计提供理论基础。