摘要：通过求解绝对坐标系下的雷诺平均Navier-Stokes方程数值模拟螺旋桨侧流黏性绕流,计算螺旋桨非定常气动特性.为了保证时间精度和提高计算效率,采用含牛顿型LU-SGS(lower-upper symmetric-Gauss-Seidel)子迭代的全隐式双时间法并引入多重网格技术.为了描述桨叶的相对运动,采用运动嵌套网格技术.对于轴流状态,计算结果与实验值吻合良好;对于侧流状态,与工程算法1P(once-per-revolution)载荷法进行了比较,验证了方法的有效性.应用该方法计算螺旋桨在不同来流偏角下的周期性气动特性,可有效地用于螺旋桨的设计.

摘要：为实现空空导弹快速越肩发射,研究了一种利用导弹在大攻角、超大攻角过失速过程中出现的静不稳定段,以实现导弹快速重新定向的越肩发射技术。采用计算流体力学/刚体动力学(computational fluid dynamics/rigid body dynamics,CFD/RBD)耦合的数值模拟方法,结合运动嵌套网格,针对一种放宽静稳定度设计的无翼布局空空导弹,对导弹过失速重新定向过程的轨迹、姿态及气动特性进行了数值模拟,研究了预置舵偏角、弹射角速度、喷流直接力控制对导弹重新定向过程的影响规律。给出了一种预置舵偏角与喷流直接力控制相结合的发射策略,可实现导弹1.5 s内完成重新定向机动,对新一代空空导弹实现快速后向攻击具有参考价值。

摘要：为提高旋翼跨音速黏性绕流CFD模拟的效率,建立了一套基于隐式LU-SGS算法和OpenMP并行策略的旋翼非定常流场高效数值求解方法。首先,基于二维剖面翼型的Poisson方程求解和网格插值、翻折方法生成绕桨叶的O-C-O型贴体正交网格,并采用高效的"扰动衍射"(Disturbance diffraction method,DDM)挖洞方法、并行化″Inverse map″(IM)的贡献单元搜索方法,构建了旋翼运动嵌套网格系统。在此基础上,以耦合S-A湍流模型的非定常RANS方程为主控方程,对流通量采用高精度的Roe-MUSCL格式进行离散,时间推进采用隐式LU-SGS双时间方法,同时采用OpenMP并行策略加速旋翼流场求解。最后,运用所建立的方法分别对悬停ONERA 7A旋翼、前飞Caradonna-Tung(C-T)旋翼无升力状态及SA349/2旋翼有升力状态的气动特性及涡尾迹特征进行了模拟,通过与试验值对比验证了文中方法在旋翼非定常流场CFD模拟中的有效性和高效性。

摘要：采用运动嵌套网格结合CFD方法数值模拟翼型的动态特性,建立翼型的动态气动特性数据库。应用动量-涡流理论建立旋翼气动力的求解模型:首先基于翼型静态特性库,按照动量理论计算旋翼的初始气动环境,得到各剖面的平均迎角和迎角幅值后,再基于翼型动态特性库,按照自由尾迹理论计算诱导速度及旋翼气动力。两步计算中均要进行诱导速度、桨叶气动力、挥舞运动以及旋翼配平的迭代,以此对旋翼的性能进行预估。选取OA209翼型进行静动态气动特性计算分析,验证了CFD方法的准确性。对小松鼠AS350旋翼悬停和前飞性能进行预估,拉力-悬停效率与试验结果吻合良好,前飞升阻比真实可信,验证了建立的基于翼型动态特性的旋翼性能预估方法的有效和准确性。

摘要：基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程建立了适用于共轴刚性旋翼悬停和前飞流场计算的数值模拟方法,采用运动嵌套网格技术计入旋翼复杂运动,通过对试验模型的计算对比验证了方法的准确性。采用共轴刚性旋翼配平作为计算输入,对旋翼气动干扰特性进行计算分析,并研究了旋翼间距、相遇方位角对气动干扰特性的影响。结果表明:共轴刚性旋翼流场存在强烈的桨涡干扰现象,上下旋翼相遇过程会发生“载荷效应”和“厚度效应”,造成拉力周期性波动;随前飞速度增加,旋翼间非定常效应减弱,旋翼升阻比先增大后减小,共轴刚性旋翼升力偏置量增大;小的旋翼间距会加剧双旋翼间气动干扰,随间距增大,上旋翼拉力和悬停效率增加,下旋翼无明显变化;旋翼中高速度前飞流场中相遇角22.5°较0°相遇角拉力幅值降低,拉力波动1/2峰峰值降低一半,拉力的4Ω幅值明显降低,旋翼拉力波动周期从4/Rev变为8/Rev。

摘要：研究机载浮标投放过程中气动干扰特性及浮标运动规律,对机载浮标安全投放方案的设计具有重要意义。采用计算流体力学方法对机载浮标投放过程进行数值模拟。通过动态嵌套网格技术模拟浮标运动,结合刚体六自由度运动方程求解三维非定常N-S(Navier-Stokes)方程,模拟基于察/打一体无人机平台的浮标自由投放过程,获得详细的包括浮标运动姿态、运动轨迹和受力情况等在内的数据信息;通过算例,验证本文数值模拟程序的准确性。结果表明:浮标投放过程中,轻质浮标口盖自由分离会对螺旋桨后推式无人机的安全性造成重大影响;考虑浮标口盖固连在浮标降落伞上的状态下,初速度为0 m/s时投放浮标整体(包含浮标、降落伞、口盖)离螺旋桨最近距离为0.151 m,安全余量不够;初速度为1.8 m/s时投放浮标整体离螺旋桨最近距离为0.671 m,满足投放安全性要求。