为了研究超临界翼型在跨音速叶轮领域的应用,对超临界翼型进行气动特性分析。本文以超临界翼型SC(2)-0712为研究对象,使用ICEM软件对其进行网格划分,在FLUENT中选择SST k-ω湍流模型,模拟研究了该翼型在不同马赫数和攻角条件下的升阻比变化规律,并分析了攻角变化对翼型激波位置和激波强度的影响。结果表明:对于超临界翼型SC(2)-0712,其升力系数随着攻角的增大先上升后下降,约在9°~12°攻角范围内出现峰值;阻力系数均随攻角的增大而增大,并呈近似线性变化;升阻比随着攻角增大而减小,并在6°攻角之后趋于平坦;攻角的变化对激波位置和强度有显著影响,且攻角越大,激波越靠近前缘,激波强度也越大。为超临界翼型在跨音速叶轮领域的应用提供理论支持。

为解决传统镜面后视镜对整车气动噪声和气动阻力影响较大的问题,基于计算流体动力学(CFD)利用SSTκ-ω湍流模型仿真的方法对一种汽车电子后视镜进行气动特性分析。在模拟的气流以27.78m/s的速度流动的风洞实验中,后视镜尾流区域的流场中存在低压区并形成低速层,随着气流的不断运动,低速层中涡流中心轨迹线开始均匀发散,未产生激烈的湍流。由于后视镜前部静压力高于后部,于是产生压差阻力。通过分析可知,低压区和低速层对整车气动特性影响较低。该电子后视镜相对于传统镜面后视镜在降低整车气动噪声和气动阻力方面优势明显。

加装光电监控系统对飞机的气动特性有一定影响,甚至会影响飞行安全。本文阐述了以运12飞机为载机平台的光电监控系统改装方案,采用计算流体力学(CFD)方法计算分析了改装前后运12飞机的气动力特性和表面流场。计算结果表明,光电监控系统改装对飞机的整体压力分布规律和流线没有明显影响,改装后飞机仍是纵向静稳定的。由此可证明运12飞机光电监控系统改装设计方案合理可行。

为满足战术导弹方案设计初期对计算精度和效率的需求,建立了一种具有中等计算精度的亚声速导弹气动力快速评估方法。采用涡格法计算导弹升力、压力中心、尾舵效率以及动导数,基于部件叠加原理来评估阻力。对某战术导弹计算分析后,结果表明:当马赫数在0. 3～0. 6,攻角在0～8°范围时,该方法各气动参数的最大计算误差在15%以内,且单个状态点的计算时间不超过20 s,在概念设计阶段具有较好的计算精度和较高的计算效率。

基于三维、不可压和定常N-S方程的数值模拟计算方法,从空调机组的安装位置和高度等2个方向着手,分析不同方案下列车运行时的气动特性。研究结果表明:当头车空调位置远离车头、尾车空调位置靠近车尾时列车总阻力最大,较之其他方案大2.66%左右;空调阻力随着车体高度增加而逐渐减小,当车体增加高度达到350 mm时,3节车总阻力下降7.55%,但与此同时,列车在横风环境下运行稳定性变差。

为研究某六尾翼火箭弹的气动特性,对火箭弹进行了建模以及数值仿真,对比了风洞实验数据,验证了数值方法的可靠性。分析了火箭弹在不同攻角下流场的压力分布,得出了火箭弹阻力系数与攻角的关系。通过旋转坐标系模型模拟火箭弹的定常旋转,对火箭弹在不同转速下的翼面压力分布进行了分析,得出了火箭弹的转速与滚转力矩系数的关系。再采用相同的方法分析了火箭弹平衡转速与马赫数之间的关系。结果表明:在非旋转条件下,火箭弹的阻力系数在小攻角时随着攻角的增加而线性增加;在旋转条件下,火箭弹的滚转力矩系数随着转速的增加而线性减少;火箭弹平衡转速随着马赫数的增加而增加,基本处于线性递增的关系。

以HPCC离心压气机为研究对象对数值计算方法进行了校核,计算获得的压气机特性与实验结果吻合度较高。在此基础上,开展了单级压比高达9的离心压气机气动特性及内部复杂流场分析,揭示了主叶片与分流叶片合理布置对叶尖泄漏流动的有效抑制机制。

为研究十字形尾翼导弹模型的空气动力学的特性,通过三维建模软件对导弹模型三维实体化,并通过网格划分软件对三维模型进行网格划分,采用Fluent中湍流Spalart-Allmaras模型对导弹模型的气动特征进行分析。采用数值模拟的方法来研究空气绕流此导弹模型的流动情况,并分析导弹在不同马赫数和不同攻角时空气动力、力矩、阻力系数、升力系数变化规律。研究的结果对十字型尾翼导弹的气动动力设计及后续飞行控制系统的设计有重要的意义。

采用数值模拟方法,在明线及横风环境运行条件下,对城际列车安装裙板或设备舱后车底设备的气动性能进行分析。研究结果表明:明线条件下,安装裙板后整车阻力下降7.48%,而采用设备舱结构整车阻力下降10.51%;横风条件下,安装裙板后减少了车底设备的气动阻力,但各节车侧向力增加2%～8%;采用设备舱结构各车阻力下降39.22%,23.52%,30.02%和43.70%,头车侧向力急剧变化,增加了61.76%,列车行驶安全性下降。本文为城际列车的外形优化提供参考依据。

基于CFD方法,通过对比均匀来流和极端运行阵风条件下1.5 MW水平轴风力机的非定常气动特性,研究了极端运行阵风对风力机气动性能的影响规律.结果表明:极端运行阵风对风力机的气动特性影响较大,转矩与法向力、切向力系数的最大值较风速最大值的出现有所提前,较高风速下叶片失速造成风力机的转矩和气动力系数随风速的增大而减小.从紊流向层流的恢复阶段,流动的不稳定性使法向力、切向力系数在减小的过程出现振荡.