基于RANS/NLAS的涡固耦合干扰噪声数值模拟

来源 :第八届全国流体力学学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:javawm
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  为了研究涡固耦合噪声机理,选用简化的串列柱-翼模型,采用雷诺平均N-S方程(RANS)求解流场、非线性声学方程(NLAS)求解声场相结合的途径,数值求解模型噪声典型位置处的流场结构和噪声预测结果。结果表明,该方法可以成功预测涡固耦合干扰噪声,NLAS方法对不同尺度的流动特征都具有较好的数值模拟能力。计算观测点处的声压级及声压随时间步数的变化情况,其结果与国外实验结果相对比取得较好的一致性。
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将一种基于敏感性分析计算气动力导数的方法拓展至适用于任意三维外形飞行器任意运动的通用方法。从非惯性系下的欧拉方程出发,推导了气动相关的敏感性导数的三维控制方程,并利用气动敏感性导数直接求解动导数。基于敏感性方程组,构造了求解敏感性方程组的完整数值方法。为了验证该方法,以三维超音速钝锥为例,计算了在俯仰振荡下的静态导数和动态导数,并和实验值进行对比。
发展了一套完全自动化的翼型结冰数值模拟软件,并对结冰影响因素进行了深入分析。采用基于非结构网格技术的有限体积方法、结合动弹网格技术及与Gridgen接口的网格重新生成技术求解二维N-S方程用以提供外流场解,发展了拉格朗日法水滴轨迹计算方法及水滴与物面碰撞判据,用以计算水收集系数,基于以上外流解及结冰模型计算方法,发展了一套在网格生成、冰形生长、结冰后网格更新、外流解计算等模块中均实现完全自动化的翼
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该文在作者课题组以往的动态混合网格技术和非定常计算方法研究的基础上,建立了耦合动态混合网格技术、非定常NS方程、六自由度动力学方程、飞行控制律的一体化数值模拟技术,初步构建了针对"虚拟飞行"问题的数值模拟平台。其中的动态混合网格技术综合利用了弹簧松弛法、背景网格映射法、局部网格重构技术,解决了大位移、大变形问题的动态网格生成难题;非定常NS方程、动力学方程、飞行控制律通过"松耦合"的方式进行一体化
对流体力学和飞行力学方程的"松耦合"和"紧耦合"方法进行了研究。针对六自由度运动方程的求解,采用了线性多步法,在统一框架内同时实现了"松耦合"与"紧耦合"方法。在此基础上,建立了耦合动态混合网格生成、非定常流场计算、六自由度运动方程求解的一体化计算方法。通过圆柱涡致自激振荡(vortex induced vibration,VIV)的模拟,对各种耦合算法的优劣及适用范围进行了评估。
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进行了基于RAE2822超临界翼形的二维CFD计算。数值计算结果表明,此装置可以有效降低翼形的升力与阻力,升阻比则比原始翼形略有增加。从而使翼形的飞行状态重新回到抖振边界之内。另一方面,数值计算结果还表明,在跨声速飞行状态下,微型后缘上偏襟翼可以有效减小甚至完全消除翼形激波后部的分离泡,并抑制激波的振荡,从而起到稳定激波,消除抖振,提高抖振边界的作用。