本文采用基于脱体涡DES方法对飞机起落架进行非定常流场进行模拟,再基于FW-H方程采用有限元方法在对流场计算得到的非定常压力计算结果进行计算,得到气动噪声的功率谱密度、总声压级等声学特征参数;并将研究的数值模拟方法应用于起落架复杂流场和气动噪声计算,该研究结果为预测噪声起落架噪声设计提供了一定的参考。

以某型航空发动机压气机转子为研究对象,考虑叶盘间动静干涉的影响,对压气机叶盘转子内部的三维流场进行了模拟。通过静频试验引入叶片失谐量,基于Kriging模型完成了耦合界面载荷数据的传递,分析了压气机转子叶片表面非定常气动载荷的分布规律,并讨论了失谐和气动载荷对压气机转子叶盘系统振动特性的影响。结果表明:压气机叶片受到的气动载荷为非定常脉动压力,主导频率为动静干涉频率f0的倍频;在干涉周期T内,压力面和吸力面气动载荷的变化呈相反趋势,且压力面气动载荷的非定常性明显大于吸力面气动载荷的非定常性;失谐和气动载荷的作用加剧了叶盘系统的振动。研究结果为压气机叶盘转子系统的动力学设计提供了理论依据。

转静叶排的相互作用会使压气机内部流场存在复杂的非定常性。为深入研究压气机叶片的气动载荷特性,以某型航空发动机压气机为研究对象,考虑叶排间的转静干涉效应,利用滑移网格技术对整个叶盘的三维流场展开模拟,求解干涉周期Tb内压气机转子内部的流动规律。同时对叶片气动载荷的非定常特性进行进一步分析,讨论了不同压比、转速对压气机叶片气动载荷的影响。结果表明叶片压力面和吸力面气动载荷波动峰值的主导频率皆为转静干涉频率f0的倍频,其中一倍频(1×f0)分量占主导地位。在干涉周期Tb内,叶片表面压力涡发生周期性的迁移与耗散,压力面和吸力面气动载荷的变化呈相反趋势。随着压比的增加,压气机叶片气动载荷逐渐增大,但其脉动幅值和频谱峰值基本不变。转速的升高使得转静干涉的频率增大,增强了压气机叶片气动载荷的非定常特性...

采用基于结构重叠网格数值方法对大长细比导弹从平飞状态拉起至大攻角状态的非定常流场进行数值仿真,并将仿真结果与若干固定攻角状态的静态计算结果对比分析,发现两种情况下的结果存在明显差异,静态的横向结果偏大,动态的纵向结果偏大。结果表明在导弹的工程研制中,气动设计应充分考虑‘动静结合’的设计方式,以期达到最优效果。

针对交叉旋翼复杂的气动干扰问题,建立了一种适合于交叉旋翼气动分析的数值模拟方法.该方法采用三维非定常Reynolds平均Navier-Stokes(RANS)方程来求解流场,使用动态嵌套网格方法模拟旋翼运动.使用共轴旋翼悬停实验结果验证了该方法的准确性.利用该方法模拟了交叉旋翼在不同状态下的流场,计算了拉力和悬停效率,并与单旋翼、共轴旋翼计算结果进行对比分析,结果显示交叉旋翼流场存在较强的涡-涡和桨-涡干扰,旋翼桨尖涡在90°/270°附近相交;交叉旋翼的拉力系数及悬停效率随旋翼中心间距增大而增大,随交叉角变化较小;在相同总距角下,交叉旋翼悬停效率高于单旋翼和共轴双旋翼3%~8%.

针对某型民用飞机前起落架进行气动噪声数值仿真分析,研究了基于脱体涡DES模拟非定常流场的方法,计算起落架周围非定常湍流流场,提取声源信息,利用FW-H方程积分外推法求解模型辐射的声场,得到气动噪声的功率谱密度、总声压级等声学特征参数;并将研究的数值模拟方法应用于起落架复杂流场和气动噪声计算,研究结果为预测噪声起落架噪声设计提供了一定的参考。

数值仿真与模型风洞试验相结合研究了典型工况下两车队列中尾车发动机舱盖气动特性和两车间隔区域的流场,对比了缩比模型和实车模型对应雷诺数下车辆队列的流动形态。缩比模型仿真结果与风洞试验结果一致表明采用数值方法的可行。对比不同雷诺数下车辆队列气动特性发现,缩比模型与实车模型发动机舱盖表面平均静压分布基本相同,但在纵向对称面上,实车模型的前车尾迹比缩比模型更加上扬,底部区域气流速度更高。非定常条件下,实车模型前车尾涡相对尺度明显小于缩比模型,且扩散得更充分,尾迹区涡的分布状态更加混沌,发动机舱盖表面脉动能量的分布更加混乱。涡在两车间隔区域的运动并非简单的移动,而是一个由涡破裂、涡配对和涡融合构成的复杂过程。

以表达汽车A柱与侧窗形状特征的楔形体为基础安装某轻型客车的后视镜建立能够表达汽车后视镜区域流动特点的几何模型。采用计算流体力学软件Star-CD和稳态那维尔—斯托克斯方法获得此几何模型的后视镜区域流场特性和气动噪声源项的基本信息进而采用子域数值模拟方法获得非定常流动特性和侧窗区域监控点的气动噪声声压级。在风洞试验中采用表面丝带法进行流场可视化并采用激光粒子测速技术测量后视镜尾流场验证了流场数值模拟的正确性。在风洞中测量侧窗区域监测点的气动噪声声压级评估计算流体力学方法对气动噪声的预测能力。与风洞试验对比表明子域数值模拟方法在保证计算精度的前提下降低了气动噪声数值模拟的计算量为在汽车开发早期阶段预测气动噪声提供了可行的途径。

以固定容积容器并带有一定长度管路和两个固定节流口的气动系统为研究对象运用SIMPLE算法对其非定常二维流场进行数值计算。根据模型结构和尺寸特点对其进行分区域网格化。计算结果与有限差分法的计算结果具有较好的一致性验证该方法的正确性。该方法不仅可以计算出管路内流场情况而且可以计算出管路出口处的射流区流场为详细研究管路的节流特性及流场参数分布提供参考。