采用双椭球体的经典模型为研究对象,在8. 04Ma和10. 02Ma的工况下进行了气动热数值模拟,计算采用结构网格和非结构网格模式,分别获得了相应工况下双椭球体中心子午线上的热流密度,得到了网格模式相关性规律。计算结果表明:两种网格均与试验值热流分布趋势较为一致;非结构网格的Y+优于结构网格时,在表面大范围区域内可以获得比结构网格更优的计算结果;非结构网格在驻点处热流计算误差超过100%。该计算对高超声速飞行器的热流计算起到了重要的参考作用。

采用不同数值模拟方法,对双椭球外形高超声速绕流的气动热环境进行了模拟预测,对比分析了计算网格、数值格式、湍流模型等对计算结果的影响。数值模拟表明,双椭球超声速绕流在相贯线附近会发生激波与边界层干扰,引起分离旋涡并诱发流动转捩,从而改变边界层流动状态,并直接影响热流分布。层流和全湍流计算得到的热流分布与实验数据存在偏差,而转捩模式能够更为准确地预测热流分布;大涡模拟捕捉到了分离诱导转捩的时空发展过程,发现流场涡系结构的发展演化与热流分布具有直接相关性。

采用计算流体力学和实验方法研究了不同网板结构对弧形滤毒罐气动特性影响。采用三维纳维-斯托克斯方程和低雷诺数修正k-ε湍流模型求解,主要分析了同一气流流量下7种弧形滤毒罐模型的通气阻力、吸附层流场结构,并进行了5种滤毒罐通气阻力和防护性能实测。研究结果表明,滤毒罐通气阻力的实验值跟模拟计算值误差较小,均在5%以内;上下网板为方形孔时,可以减小滤毒罐的通气阻力;上网板和下网板中心处孔封闭的越多,气流阻挡作用越强,相应中心区域活性炭利用低,滤毒罐防护时间缩短。

建立了火炮底凹弹丸的数值计算模型，基于Navier-Stokes方程对底凹弹的超声速绕流流场进行了求解，得到了弹丸的流场参数与阻力系数，探讨了不同底凹侧壁倾斜角度对底凹结构减阻性能的影响。研究发现:就提高弹丸底压以减小其气动阻力而言，带有“收缩角”的底凹结构优于传统的圆柱状底凹结构;底凹结构的“收缩角”存在最优值。

为探索挖掘前掠翼气动力优势,构建了一种串置式高速前掠翼布局研究模型,在来流马赫数0. 8和-10°～+20°中小攻角范围内,按RANS方法并选用可实现k-ε湍流模型,数值仿真其定常三维湍流场纵向气动力和受前后翼位置影响的变化特性。结果表明:在10°攻角后,串置式前掠翼基本模型获得的升力系数比相应单前掠翼的有所提高,而升阻比变化基本相同,串置翼基本模型在5°攻角时升阻比最大;在5°攻角之后,后翼下置串翼模型的升力系数比后翼上置和基本翼模型有所提高,而升阻比变化基本相同;在前后翼翼面附近绕流中捕捉到局部激波,并且翼根与机身交接区域可见有低速旋涡;串翼试飞模型平飞姿态稳定并能做一定机动飞行,串置式前掠翼模型构建方案可行,仿真计算为后续进一步开展研究奠定了基础。

研究了载机与航弹分离的非定常流场,分析了航弹发射过程中机弹气动干扰力以及分离过程中弹的气动特性及气动干扰机理。采用动网格技术和三维非定常数值模拟方法,对内埋式航弹与载机分离的非定常过程进行了数值模拟,研究了不同初始下抛速度对机弹分离的影响,分析了载机内埋弹舱和航弹之间的气动干扰及分离过程中航弹的空气动力特性。

在不改变迫击炮弹弹丸引信气动外形的基础上考虑了一种兼顾稳定性和修正能力的气动布局方案。研究对象是由可动舵修正引信和低旋迫击炮弹弹体构成的双旋体结构,引信体不跟随弹丸旋转,修正机构采用两对外形相同的可动鸭舵。通过计算流体力学分析,发现当舵片与弹身距离较近时产生的气流扰动在高马赫数下可以提高弹丸的静稳定性,在过弹道顶点后的低马赫数飞行条件下也能提供足够升力满足修正需要。通过6D弹道仿真求得该弹道修正引信的修正能力。

采用计算流体力学方法对超音速条件下不同马赫数的船尾外形模型进行数值分析。对比弹箭船尾部流场、船尾表面以及弹底的压力系数分布结果表明,弹箭尾阻随尾锥角增加线性增大;弹箭底阻受弹底面积和尾锥角影响,并且随着收缩比增大线性增大;弹箭整体阻力系数与底阻和尾阻有关,尾部长度一定时,存在使阻力系数最小的尾锥角,其大小与弹箭飞行速度有关。

为实现液压伺服阀辅助控制火炮反后坐装置中控制阀体的实时反馈,提出基于CAN总线同步控制两个伺服阀的控制方法。在传统阀控反后坐装置的基础上建立数学模型,利用CAN总线可挂载多个主机设备的优势,将两个伺服阀进行连接,完成系统的搭建;将模糊PID算法引入到仿真中,得到阀体开度和后座阻力的关系曲线,分别加入此装置和传统阀控装置时的后坐阻力曲线。结果表明:加入双伺服同步阀控系统的曲线,在达到峰值后更平稳,消除峰顶效果更好。

为解决停车难问题,提出了一种小型无避让立体停车装置设计方法,采用PLC控制液压驱动对停车装置进行控制。对停车装置总体方案、主要运动部件进行设计,利用Solidworks软件构建停车装置三维模型,并进行运动仿真。设计了液压原理图和控制流程图,确定了输入输出节点及PLC型号。仿真结果表明该停车装置能够实现两车位车辆的无避让自动存取,提高了车辆存取效率,降低了停车难度。