摘要：工业CFD(computational fluid dynamics)软件属于计算机辅助工程(computer-aidedengineering,CAE)软件的一种,在航空航天等领域有着广泛的应用.其开发过程强烈依赖于流体力学、数学、计算机以及其他领域学科知识模型,涉及大量理论推导、模型构建、算法优化、验证与确认等专业性、基础性科学研究,导致软件系统构成复杂,研发难度巨大.通过引入软件工程的方法和实践,能够对软件开发进行更有效的组织与管理,达到缩短开发周期、提升软件质量的目的.分析了工业CFD软件的特点和发展趋势,提出了适合于工业CFD软件的增量与迭代结合的开发模型.自主研发了面向CFD仿真软件的自动化持续集成平台.从软件交互、封装与效率、功能扩展性及高性能集群环境部署等方面给出了工业CFD软件的设计建议.针对性建立了适用于科学计算软件的验证与确认方法.最后给出了一款国产自主CFD软件示范性案例,以期为相关研究者和实践者提供参考.

摘要：两级入轨空天运输系统具有难度较低和经济性好的优点,级间分离是该运输系统设计的一项关键技术。相比前后串联级间分离,两级入轨上下两级间存在严重的激波相互干扰,直接影响分离物体的气动力矩。为了更好地模拟分离过程中两级之间的运动激波多次反射问题,本文结合非结构混合网格分布优化技术和压力比值激波识别技术,建立了用于级间分离运动过程的并行网格动态优化技术。基于计算流体力学软件NNW-FlowStar,完成了两级入轨运输系统并联分离过程的数值模拟。结果表明,采用网格动态优化技术,可实现级间复杂激波的精细捕捉,更精准地获得了强干扰下飞行器的气动特性,显著提高了并联分离过程中运动轨迹和姿态的预测精度。

摘要：采用数值模拟手段,对流体二次引射推力转向参数影响规律进行了研究。首先采用二元矩形矢量喷管,结合风洞试验及国外文献计算数据,验证了自主开发的流体推力转向数值模拟软件的可靠性;在此基础上,开展了流体二次引射推力转向的机理研究和各种参数影响规律数值模拟研究,并详细研究了不同主次流压比、引射缝隙位置和缝隙宽度等参数对干扰流场结构及推力转向偏角的影响,获得了各设计变量对喷管性能及内部流态的影响规律,给出了流体二次引射实现推力转向的基本设计原则及较优的参数组合方案,相关结论可为流体二次流引射推力矢量喷管设计提供依据。

摘要：基于非结构混合网格技术,通过数值求解Navier-Stokes方程,分析了航空发动机进排气效应对民机构型气动特性的影响。通过设置合适的进排气边界条件来模拟发动机进排气效应的影响,采用单独发动机短舱风洞试验模型,验证了计算方法的可靠性。在此基础上,分析了发动机进排气效应对翼吊式和尾吊式两种典型民机构型气动特性的影响,结果表明:翼吊式民机构型发动机进排气效应对升力的干扰主要由发动机尾喷流的引射效应对机翼的干扰引起;尾吊式民机构型随着发动机进气流量的增大,机翼上表面压力逐渐减小,激波位置逐渐后移;不同发动机进气流量会对飞机的阻力特性产生较大影响,在飞机详细设计阶段需充分考虑机体与动力装置之间的干扰影响。

摘要：计算流体力学(CFD)仿真软件是流体相关的数学物理知识和工程实践经验的数字化表达,是工业数字化转型的重要助推。然而,大型工业CFD软件研发难度极高,需要同时兼顾功能多样、系统稳定、性能优越、交互友好等特征。依托国家数值风洞(NNW)工程,研发出一款通用流场模拟软件NNW-FlowStar,并在航空、航天等工业部门大力推广使用。软件基于非结构有限体积求解方法和大规模并行计算技术开发,结合现代化软件工程思维设计,具备先进的数值方法、高效的计算效率和友好的用户操作界面,可满足各类复杂外形的高效气动模拟。独特的重叠网格技术配合六自由度运动模块,可帮助实现武器分离、舱门定轴转动等各类气动-运动协同仿真需求。多类标模案例和复杂工程应用表明,FlowStar软件算法鲁棒、精度可靠,是一款高精度、高效率、高可靠性的通用CFD仿真软件。通过对软件的架构设计和功能应用进行介绍,使相关从业人员能更好地了解FlowStar软件,最终促进国产自主CFD软件生态的良性发展。

摘要：侧向喷流与外部来流的干扰流场相当复杂,流场内会出现弓形激波、再附激波和分离旋涡等复杂的物理现象。通过数值求解NS方程,对导弹的侧向喷流干扰流场进行了数值模拟研究,重点讨论了采用空气冷喷流进行喷流干扰模拟的相似模拟准则,通过与燃气喷流的对比,验证了喷流干扰模拟准则在导弹侧向喷流干扰数值模拟中的可靠性。利用建立的侧向喷流模拟方法,对某导弹外形的多喷口耦合效应进行了数值模拟研究,分析了侧向多喷口耦合干扰下的放大因子及流场结构,相关结论可为导弹喷流控制系统设计提供参考依据。