发展了一种能够较为准确预测跨音速多级轴流压气机气动性能的准一维数学模型。该模型基于欧拉方程外加源项的方法,可对多级轴流压气机的气动性能进行数值模拟。方程中的源项用于表示叶片、壁面摩擦以及流道面积变化对气流的影响,可以通过求解叶片排的进出口速度三角形求得。通过对跨音速压气机内部复杂的三维流动现象进行了简化,发展了合适的损失系数和落后角模型用来计算得到叶片排出口参数。对两种不同的多级跨音速压气机进行了数值模拟并与实验结果进行了对比,验证了本模型能够较为准确地模拟出跨音速轴流压气机的气动性能,但计算的精确度还需要根据不同的压气机类型对经验公式的系数进行优化。发展的模型根据压气机简单的几何尺寸就能对其气动性能做出较为准确的预测,这在压气机的预设计以及优化阶段有着重要的指导作用。

WENO有限差分格式有较高的分辨精度，适合复杂流场的计算，在国际上被广泛采用。本文利用WENO有限差分格式求解2维守恒型欧拉方程，实现了对无粘流体中Kelvin-Helmholtz不稳定性的数值模拟。速度剪切方向采用周期边界条件；扰动增长方向采用嵌边出流边界条件，一个不稳定波长分布64个网格。数值模拟给出的扰动幅值线性增长率与线性稳定性分析给出的结果很好符合，显示了该格式的有效性和精度。数值模拟给出了清晰的密度等值线，表明该方法还具有较好的界面变形捕捉能力。

飞机设计过程中需要掌握各种舵面偏转气动特性。采用计算流体力学(CFD)技术计算舵面偏转气动力时,不同的舵面偏转角度通常需要生成不同的网格、网格变形或重构,这一过程需要耗费大量时间。一种简化的计算方法是蒸腾边界方法,通过在舵面的边界条件中增加一个法向扰动速度以模拟舵面偏转,从而可以在不进行网格变形或重新生成网格的情况下计算不同舵面偏转角度下的气动力系数。本文采用跨声速巡航标模(TCR)鸭翼偏转构型验证蒸腾边界方法计算舵面偏转气动力的有效性,迎角范围为-6°~10°,鸭翼偏转角范围为-15°~10°。通过对网格变形和蒸腾边界两种方法进行气动力计算对比,结果显示,蒸腾边界方法可以在网格保持不变的情况下获得有效的气动力计算数据,两种方法多数工况的计算结果基本一致,只有在迎角和舵偏角产生叠加效应使得舵面相对迎角较

结合工程分析方法与快速数值计算方法,开发了一种面向飞行器概念设计阶段的直角全速域气动仿真工具。工具直接利用几何外形输出的文件格式,高度自动化生成流场计算需要网格。在流场计算方面:1)对于亚声速,采用基于自适应直角网格的有限体积法求解全速势方程;2)对于跨/超声速,采用基于自适应直角网格的有限体积法求解欧拉方程;3)对于高超声速,采用机翼牛顿撞击理论的工程面元法。上述3种方法均加入粘性修正。应用上述气动工具考察了一个通用高速飞行器在宽速域下的气动性能,并且将计算数据与高精度数值模拟方法的数据进行对比。相关对比结果表明,气动工具自动化程度高、求解精度良好,可作为高超飞行器设计阶段总体布局选型、气动外形优化的工具。

针对煤矿机械中对油缸设计时稳定性的计算方法未能统一的问题，基于屈曲方程和欧拉方程的校验方法进行了探讨。分析了屈曲方程根的分布情况，采用改进型二分法解屈曲方程，并编制了计算软件。通过案例分析了屈曲方程与欧拉方程的解的近似关系，将油缸稳定性校验统一用屈曲方程校验，省去了解欧拉方程时查表的不便。