摘要：为了更加精确地模拟叶轮机械内部复杂的三维非定常流动,开展了全环网格模拟方法探索,提出了针对滑移面的守恒变量插值和高效的大规模并行计算解决方案。基于千万亿次高性能计算平台,自主开发了非定常数值模拟程序,采用单级压气机、1.5级涡轮和3.5级高负荷压气机三个算例进行了程序的验证与确认,以及并行效率测试工作。模拟采用的最大网格数为2亿,计算核心数为4096个。结果表明:程序计算得到的整体气动性能与试验数据吻合良好;程序所采用的全环非定常计算模型能保证交界面处物理量的连续,削弱非物理熵增,得到更加可信的流场解;所采用的METIS的网格分区方法以及MPI并行策略使程序具有良好的负载均衡和并行效率;同时程序对超大规模的复杂问题具备良好的可扩展性和适应性,能够满足工程实际问题的流动分析和叶轮机械的精细流动研究要求。

摘要：两级入轨(TSTO)重复使用飞行器并联级间分离是一二级飞行器设计必须考虑的关键因素。采用国家数值风洞工程通用CFD软件NNW-FlowStar,基于各向异性非结构混合网格及重叠网格技术,研究了TSTO在侧滑角下的并联级间分离过程。软件通过自主改进的Roe熵修正方法、节点高斯梯度算法实现高超声速流场的精细模拟,运用“物面相交”准则实现多套网格间的并行挖洞。采用双时间步求解非定常分离过程,内迭代计算采用LU-SGS方法。文中首先采用WPFS投放标模验证了软件在常规分离投放方面的数值模拟精度;然后模拟获得TSTO组合体定常气动特性,分析了不同攻角下一二级的气动特性以及可能的安全分离状态;最后数值模拟了TSTO在负攻角、正侧滑角下的并联级间分离过程,与对应的CTS试验结果比较,两级质心位移的计算值和实验值随时间变化具有很好的一致性,偏航角及俯仰角在变化规律和量值上比较吻合,表明软件具备升力体并联级间分离类问题的数值模拟能力。

摘要：以CFD为主要手段,开展了后掠式栅格翼减阻机理及气动性能分析研究。首先介绍了本文采用的数值模拟方法及网格技术,通过与风洞试验和文献值的对比,验证了栅格翼数值模拟方法的可靠性。在此基础上,开展了单栅格翼后掠减阻数值模拟研究,分析了栅格翼格片后掠减阻的机理,对比研究了格片后掠和前掠的减阻效果,获得了格片不同后掠角对栅格阻力的影响量,研究结果表明:栅格翼后掠、前掠均会使得栅格翼阻力明显减小,升阻比明显升高;随着格片后掠角的增大,栅格前缘激波角变小,激波强度逐渐减弱,波阻降低。最后,将"后掠减阻"概念应用到真实栅格翼构型中,通过整体后掠设计,实现了栅格翼跨声速阶段5%~7%的减阻效果。