摘要：针对翼身融合布局飞机翼上内埋发动机矩形喷口方案,提出了基于喷口修型的控制策略,采用雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程对翼身融合布局飞机流场进行数值模拟,分析了喷流落压比、襟翼偏角、襟翼前缘半径、喷口上偏襟翼及组合襟翼等参数对增升效能的影响。结果表明:当襟翼偏角为40°,落压比较大时,襟翼前缘负压峰值减小,喷流在襟翼前缘过早分离;增大襟翼前缘半径有助于减小喷流偏转所需要的向心力,促进喷流附着;发动机喷口上偏襟翼及组合襟翼设计,削弱了右侧涡流和表面横流对喷流附着的不利影响,促进喷流在大落压比和较大襟翼偏角下的附着,组合襟翼设计相较于喷口无修型构型,在喷流落压比为1.45、迎角为0°时,净推力平均偏转角可达56.10°,升力系数增加0.16,且在计算迎角范围内保持稳定。

摘要：基于五阶空间离散精度的WCNS格式,开展了CRM翼身组合体模型的高阶精度数值模拟,以评估WCNS格式对复杂外形的模拟能力以及典型运输机巡航构型阻力预测的精度。首先依照DPW组委会提出的网格生成指导原则,利用ICEM软件生成了粗、中、细、极细四套网格,网格规模从"粗网格"的2 578 687个网格点逐渐扩展到"极细网格"的65 464 511个网格点。研究了设计升力系数下,网格规模对气动特性、压力分布和翼根后缘局部分离区的影响,采用"中等网格"开展了抖振特性的数值模拟研究。通过与二阶精度的计算结果、DPW V统计结果和部分试验结果的对比分析,高阶精度数值模拟结果表明,阻力系数计算结果与DPW V统计平均结果吻合较好;网格密度对机翼上表面的激波位置和翼身结合部后缘局部分离区略有影响;迎角为4°时,升力系数下降的主要原因是机翼上表面激波诱导分离区和翼身结合部后缘局部分离区的增加。

摘要：针对火星探测任务进入阶段复杂且特殊的气动力/热环境,总结了国际火星探测进入任务的历史沿革、发展动向和关键气动问题,综述了火星进入器地面风洞试验、飞行任务和高超声速气动力/热数值模拟的研究进展,提出了国内后续研究的重点方向,包括复杂气动问题建模和精细化模拟、风洞及相关试验研究、气动设计相关问题等,为我国未来火星进入器设计提供技术支持。

摘要：为获取火星探测器升力-弹道式进入火星大气层的气动特性,以火星科学实验室探测器(MSL)为研究对象,开展基于有效比热比方法的高超声速流动的数值模拟研究,并建立探测器进入过程的气动性能分析方法。计算分析表明,探测器绕流流场因有效比热比较小而具有很薄的激波层,物面气动力与文献值吻合良好;气动分析表明,对特定飞行状态,质心位置决定配平升阻比和俯仰静稳定度,合理的质心法向偏移和纵向移动可满足探测器的升阻特性和静稳定性,同时给定的配平特性和静稳定性要求也可指导质心位置调整,进而为探测器的气动布局设计和舱内设备布置提供建议。

摘要：过冷大水滴(SLD)结冰过程中,影响水滴变形与破碎及其导致的效应的因素众多,多种影响因素耦合作用于水滴变形与破碎的规律还未得到清晰认识。采用数值计算的手段,模拟了SLD运动过程中的变形与破碎现象,分别研究了水滴直径、流场速度及绕流物体尺寸变化对水滴破碎与变形及其效应的影响。通过研究,提出了包含SLD的典型流场区域划分方法,得到了不同因素对水滴破碎区域面积、物面的水滴收集特性、破碎子水滴分布特性的影响规律,发现水滴直径、流场速度、翼型前缘半径与变形和破碎影响撞击特性的程度呈正相关关系。在此基础上,提出了一个综合影响参数X,线性回归分析的结果初步说明,X是表征水滴变形与破碎及其效应的合适参数。相关工作可以为SLD结冰的计算、试验以及防/除冰设计提供参考。

摘要：针对非均匀气动加热条件下三维复杂防热瓦结构的轻量化需求,基于变厚度设计理念,发展了一种基于网格变形技术(ASD)和热固耦合分析相结合的防热瓦结构优化方法。优化结果表明,基于网格变形技术能够快速有效地解决优化过程中的网格自动更新问题,避免了网格重新划分的耗费及复杂结构网格重构的困难,并得到了光滑柔顺的厚度形状曲线;相比等厚设计,变厚度设计可以有效考虑载荷的非均匀效应,并极大地减轻结构重量;优化后可以更充分发挥防热瓦结构各层材料的承载能力。

摘要：针对火星和地球大气分子热力学和化学行为的差异性,采用理论分析和数值模拟两种手段,研究探测器进入过程高超声速流动的分子振动激发、离解反应及热力学和化学非平衡等真实气体效应,获得不同气体模型条件下的高超声速气动加热规律,探究引起地火差异的根本原因。分析认为,探测器进入火星大气层的稀薄气体效应明显;激波层内发生CO_2气体为主的大规模离解,在极高温环境下O_2和CO也将离解;沿进入轨道的高超声速流动基本处于化学非平衡但热力学平衡状态;激波层内能量储存和分配模式因分子振动激发和化学反应而改变,分子振动激发会增强气动加热量,但均介于化学反应模型的完全非催化和完全催化壁结果之间;相同来流条件下CO_2介质高超声速气动加热强于空气介质,但真实的火星进入热载荷因大气稀薄而弱于地球再入环境。相关研究为我国未来火星探测器热防护系统设计提供技术支持。

摘要：对石英灯热流分布模拟的理论解析方法和蒙特卡罗方法及其简化方法进行了对比研究。对不同情况下石英灯热流分布计算结果进行了对比分析。结果表明,对于无反射屏的石英灯,各种方法计算获得的热流分布基本吻合,且均与试验结果符合较好;对于有平板反射屏的石英灯,除石英灯正下方遮挡区域外,其余大面积区域热流分布基本吻合,与试验结果符合较好。分别将理论解析方法和蒙特卡罗方法应用到石英灯阵热流分布优化设计问题中,结果表明两种方法优化结果相近,具有较好的工程适用性。相关结果对石英灯阵的优化设计具有重要参考意义。

摘要：针对流动数值模拟中边界层区域棱柱网格生成与修改困难的问题,提出一种基于物面边界约束的交互式棱柱网格生成方法.该方法交互生成物面边界点的空间推进面网格;将边界点空间推进面网格的每层网格点看成边界网格点运动得到,计算对应的边界网格点位移;利用径向基函数插值将边界网格点位移光滑传递给内部网格点,获得内部网格点的空间推进网格;建立所有网格点之间的连接关系,构造棱柱网格单元.基于V型槽、飞机机头等外形对文中方法进行测试,并对该方法存在的一些问题进行了讨论;利用该方法生成一个大展弦比翼身组合体模型的棱柱/四面体混合计算网格,并在PHENGLEI计算平台上进行了数值模拟,结果表明,该方法能够生成高质量的粘性棱柱网格.

摘要：随着未来临近空间高超声速飞行器更高速度、更长航时服役新需求的提出,飞行器多尺度耦合热效应日趋显著,并成为影响飞行热安全的重要因素.针对飞行器高温表面、高温结构、舱内仪器/设备等涉及的热现象,综述了多尺度耦合热效应预测方法的研究进展.结合未来飞行器精细化、低冗余设计需求,进一步提出了后续研究的重点方向.飞行器耦合热效应研究需从关注“宏观量”拓展到关注影响内禀特性的微细观“隐变量”,跨尺度关联应注重“降尺度”与“升尺度”的协同,同时还需进一步发展弱化人工经验、消除人为边界的数理模型与自适应方法.相关研究将为飞行器热行为的精细预测及高效防护提供参考.