通过分离涡模拟(DES)数值计算方法,对强侧风中不同行驶工况下某新型城际动车组的非定常气动特性进行研究,计算得到各工况下该型城际动车组所受非定常气动力的时域特性、频域特性,以及列车周围的非定常流场结构。研究结果表明:在强侧风作用下,列车所受气动力存在明显的非定常性,随着路堤高度的增加,非定常性更加显著;非定常气动载荷的主要频率出现在0～50 Hz,峰值频率主要出现在0～8 Hz,应考虑气动载荷频率与车身固有频率接近而可能造成的共振问题;随着路堤高度的增加,转向架和风挡区域流场扰动更加剧烈。

采用基于SST κ-ω湍流模型的延迟分离涡方法,对横风下升弓和降弓状态下高速列车受电弓运行进行了模拟,并对受电弓及各部分构件附近的非定常流场结构、气动力特性进行了研究。数值计算所得气动力系数与风洞试验结果进行比较,二者吻合较好,最大相差在10%以下。分析结果表明降弓状态下弓头、上框架、下臂杆所引起的旋涡和基座所引起的旋涡融合在一起,使受电弓的非定常气动特性更加明显;降弓状态下基座附近的涡量强度比升弓状态更大,降弓状态下上框架和下臂杆位于弓头和基座所形成的空腔内,受到的压力减小,气动力系数也大幅度减小。

采用非定常延迟脱体涡模拟(delayed detached eddy simulation,DDES)方法,计算了细长体在马赫数Ma=0.6~1.15、攻角α=0°~180°的非定常流场,并从非定常气动力特性、非定常频率特性、非定常旋涡流动特性三个方面进行深入分析,得到以下结论细长体气动力系数在攻角45°~165°范围内均具有较为强烈的非定常性,侧向力系数的非定常脉动幅值尤为强烈,其瞬时量值为法向力系数的1/4~1/2;细长体横侧向气动力系数在攻角45°~165°范围内有比较明显的主频,纵向气动力/力矩系数无明显主频;气动力系数的频率特性主要来自旋成体弹身,弹翼贡献很小;背风侧复杂旋涡流动是非定常气动力的主要原因,主要体现为旋涡生成、旋涡切换、涡脱落等。

采用基于动态嵌套网格的非定常CFD手段结合CFE方法,对高超声速导弹进气道整流罩旋抛式分离过程进行数值模拟,并对其分离安全性及对弹体的扰动特性展开分析与讨论。结果表明,当整流罩保持较大的正向俯仰姿态角时,其分离安全性更高,分离耗时更短,但整流罩对弹身的干扰更强,持续时间更久,通过合理设计整流罩的质量分布以及旋抛约束的解锁角度,可以有效调整整流罩掉落过程中的姿态变化。

基于试验结合数值方法对某轴流压缩机进行了噪声研究,并分别得到了该压缩机声压的幅频曲线和总声压级。两种方法得到的动叶频率,2倍叶频和3倍叶频幅值的相对关系基本一致;由于机械噪声的影响,试验方法所得到总声压级大于数值模拟法结果。通过对比两种方法所得到的结果,不仅证明了数值方法预测轴流压缩机噪声的可行性,还证明了数值方法可在轴流压缩机设计阶段为低噪声机组选型提供理论基础。

利用递归神经网络(RNN)模型具有时间记忆性,且会考虑之前的输入输出对当前输出影响的特点,以递归神经网络方法建立了NACA0012翼型在跨音速阶段的非定常气动力模型;利用CFD计算NACA0012翼型绕其刚心作变频俯仰运动的跨音速气动力系数为训练数据,建立跨音速非定常气动力模型。以建立的跨音速非定常气动力模型预测NACA0012翼型作俯仰简谐振动的气动力系数,并与CFD计算的气动力系数进行对比。结果表明,该模型具备优良的逼近非线性非定常气动力的能力;针对跨音速二维翼型,该模型相比CFD可以更快速地构建,并能迅速且较为准确地预测不同频率下作简谐振动时的气动力。

以跨音速轴流压气机1.5级为研究对象,采用数值模拟方法研究了跨音级内部流动损失机理、转子通道中的尾迹、激波输运过程以及波系结构的演化。结果表明,激波向上游输运的过程中,受到进口导流叶片（IGV）的切割作用,使IGV的尾缘受到强烈的周期性交替应力。静子前缘周期性地切割转子尾迹,同时尾迹与主流的掺混对下游流场影响很大。

应用三维非定常数值计算方法对矿用对旋轴流风机的非定常特性进行了数值模拟研究。数值计算中将SIM-PLE算法与RNG k-ε湍流模型相结合,以风机三维全流道为计算域,获得了对旋风机不同特征面上压力特性的非定常分布。计算结果表明,对旋风机在一个旋转周期的不同时刻,其内部流场存在显著的非定常特性。

为了分析齿轮油泵内部的非定常压力特征,基于标准k-ε湍流模型和Immersed solid侵入式实体模型,采用流场分析软件CFX对齿轮油泵内部流场进行三维非定常计算,通过设置监测点,得到不同位置的压力脉动结果,并对压力脉动数据进行频域分析。结果表明：齿腔中齿轮啮合段是齿轮泵的主要振动源,压力信号从啮合段向进出口两侧传递时会逐渐衰减;从进口到出口,沿着圆周方向,各个齿腔的压力幅值是逐渐增加的;主动轮齿腔监测点压力脉动的振幅要明显高于从动轮,进、出口监测点的压力脉动的主频为175 Hz,齿腔内监测点的压力脉动的主频为350 Hz,齿频是影响齿轮泵压力脉动的主要因素。

基于修正的RNGk-ε湍流模型并结合Schnerr-Sauer空化模型及多相流模型对液压节流阀内部非定常空化流动进行了数值计算,分析了节流阀内空化形态的周期性变化过程及其对应的内部流场的压力脉动特性,讨论了非定常空化形态演变与压力脉动之间的关系,同时研究了不同空化阶段对节流阀内速度场的影响差异。结果表明:节流阀内空化的发展是一种非定常的周期性过程,主要包括空化的产生、脱落以及溃灭;在空化初生时,不同位置截面在轴向速度分布上均未出现反向射流,但在空化溃灭阶段,不同位置截面在靠近壁面处均存在一个宽度大约1mm的反向射流区,且不同截面位置所对应的反向射流的强度不同;阀口下游不同监测点处压力脉动的主频与空化结构演化的周期有着良好的一致性,此外还存在一个次级频率,对应为小尺度空化脱落、溃灭的频率。