摘要：复合材料大面积用于飞机结构后,其鸟撞问题变得更加突出。利用大型通用有限元程序ABAQUS,采用耦合欧拉-拉格朗日方法(CEL)对某型无人机复合材料机翼前缘的鸟撞问题进行模拟,研究鸟体速度、密度和蒙皮铺层形式等对鸟撞动响应的影响,计算机翼前缘填充泡沫后的鸟撞损伤,对复合材料蒙皮的鸟撞破坏机理进行分析,所得结果对工程设计具有参考意义。

摘要：研究固体火箭发动机喷管中颗粒质量流率对两相流的影响规律以及不同RANS模型对该问题的预测性能,可为喷管设计等工程应用提供重要参考。在欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange)框架下,通过3D大涡模拟(3D LES)研究了颗粒质量流率对喷管两相流场的影响规律,以3D LES结果作为参考依据,分析了不同RANS模型针对喷管两相流在2D轴对称和3D模拟中的性能。结果表明:由于扩张段内颗粒集中在中轴线附近区域,颗粒质量流率越大,该区域马赫数越低,温度越高;壁面附近存在无颗粒区,故边界层内流动几乎不受颗粒影响。另外,采用不同湍流模型计算得到的颗粒分布与LES基本相同。在2D轴对称RANS模拟中,发现RNG k-ε模型所预测的气相质量流率和喷管比冲与LES结果吻合最好;在高颗粒质量分数下(约30%),不同湍流模型预测的相对比冲损失差别可超过3%。在3D RANS模拟中,发现Realizable k-ε模型表现出最佳的综合性能,所预测的物理量沿中轴线分布的准确性均优于其他模型。当颗粒质量分数约为31.2%时,Realizable k-ε模型所预测的比冲为与LES结果相比误差仅1.56%。

摘要：衰变射线会导致放射性气溶胶颗粒表面电荷积累,进而影响其迁移过程。然而,目前放射性核素输运模拟中并没有考虑衰变的荷电效应。本文基于Python建立颗粒衰变荷电模型,然后提出颗粒衰变荷电、流场耦合方案,并在流体仿真软件Fluent中完成耦合。分别对含^(106)Ru、^(131)I、^(132)Te、^(137)Cs颗粒衰变荷电模型结果进行分析,结果表明颗粒电荷会在较短时间后达到平衡值。在Fluent中模拟含132Te的颗粒在长直方管中的流动,结果表明电场力主要存在于管壁附近,指向颗粒浓度下降方向,这表明衰变荷电会促进气溶胶的扩散,使其更快地充满整个空间。本文的研究为后续放射性核素输运模拟时,对衰变、电场和流场的耦合方案和模拟结果提供参考。

摘要：基于欧拉-拉格朗日方法,结合壁面液膜模型,模拟圆管环状流中的液滴与连续气相的相互作用、液滴在壁面处的沉积与夹带、液膜的沸腾与蒸发等关键物理现象。通过与瑞典皇家理工学院的环状流实验结果比较,评价欧拉-拉格朗日方法对环状流的预测精度。比较结果表明,数值模拟得到的液膜质量流量与实验测量结果吻合良好,证明所采用欧拉-拉格朗日方法及本构模型能够较准确地模拟环状流动。

摘要：为研究风沙耦合作用对高速列车运行状态的影响,基于流体动力学理论建立高速列车空气动力学模型。采用三维、定常、不可压雷诺时均Navier-Stokes方程和标准κ-ε两方程湍流控制模型,模拟计算列车在平地、路堤和桥梁上行驶时的气动特性。沙粒采用欧拉-拉格朗日方法进行离散化处理,气流为连续化处理,这种处理方式与风沙自然状态非常吻合。研究结果表明:高速列车在有沙环境下的表面压力远大于无沙环境;列车头车受到的气动阻力最大,且沙粒对头车阻力的影响极为显著,较无沙环境头车阻力增加了(10~12)%;头车受到的倾覆力矩最大,尾车受到的倾覆力矩最小,方向与头车的受力相反;桥梁路况最大正压区相对较大,且列车两侧压力差最大,桥梁迎风侧凹槽处产生漩涡,背风侧产生双回流现象,致使气动性能最差。