涂胶密封工序一直以来都是飞行器装配过程中的重要环节,但目前该工作通常由人工进行,为解决人工涂胶的诸多弊端,对自动化涂胶所使用螺杆泵的涂胶性能进行研究。针对涂胶过程的高精度控制要求,基于运动学特性建立边界条件,使用Fluent软件的重叠网格技术对螺杆泵进行流场仿真以研究转速对泵内流速和出口流量的影响,得到了螺杆转速与管内流速、流量波动的关系,以及最佳转子转速区间为20~80 r/min。通过对比得出,重叠网格相对于传统动网格在仿真的精度和速度都有了很大的提升,并搭建实验平台证实仿真的可靠性,为自动化涂胶密封使用螺杆泵的运行参数提供了理论依据。

锥阀作为调压阀在工作过程中受到外部激励作用不可避免的会发生轴向振荡,诱导流场中出现空化现象,空化初生、发展及溃灭与阀芯振荡耦合在一起,导致整个液压系统的压力发生大幅波动。针对这一问题,基于OpenFOAM开源平台二次开发出具有动态重叠网格功能的两相空化流求解器,对阀芯振荡诱导空化现象进行数值模拟,结合实验与数值计算结果得出:阀芯振荡关阀阶段阀腔中油液受到惯性作用向出口流动,产生大范围低压区,在低压影响下促使气核剧烈膨胀,在阀腔下游产生二次空化;阀芯振荡开阀阶段阀口处压力梯度大,压差驱动油液高速通过阀口产生射流,导致阀口处形成射流空化,这将为高性能液压阀的设计提供理论依据。

运用CFD计算方法进行数值模拟,采用三维非定常N-S方程并结合重叠网格技术,计算导弹在不同马赫数,攻角和舵偏速度下的各项力和力矩的气动系数。研究发现:鸭舵偏转产生漩涡对尾翼进行干扰,这种干扰随舵偏角的增大而增大;小攻角下弹体和尾翼对导弹轴向力系数的影响很小;马赫数的增大会使鸭舵偏转对导弹法向力系数和俯仰力矩系数的影响减弱;鸭舵动态偏转计算气动力和力矩和稳态情况下计算的结果不一样,且鸭舵偏转速度越快,差异越明显。

该文基于重叠网格方法,建立了移动列车的数值模型,研究了横风作用下三维车桥系统的绕流气动特性。通过与相关试验和文献对比,验证了重叠网格方法可以较好地模拟列车的运动;然后对横风作用下车桥系统的绕流流场进行分析,讨论了考虑列车运动后车桥气动力的变化。研究结果表明:由于列车风与横风的叠加以及车桥之间的气动干扰,使车桥系统横风绕流流场发生明显的改变;列车运动对前方空气的压缩作用使头车所受气动力最大,同时桥梁气动力也会发生突变。

两级入轨(TSTO)重复使用飞行器并联级间分离是一二级飞行器设计必须考虑的关键因素。采用国家数值风洞工程通用CFD软件NNW-FlowStar,基于各向异性非结构混合网格及重叠网格技术,研究了TSTO在侧滑角下的并联级间分离过程。软件通过自主改进的Roe熵修正方法、节点高斯梯度算法实现高超声速流场的精细模拟,运用“物面相交”准则实现多套网格间的并行挖洞。采用双时间步求解非定常分离过程,内迭代计算采用LU-SGS方法。文中首先采用WPFS投放标模验证了软件在常规分离投放方面的数值模拟精度;然后模拟获得TSTO组合体定常气动特性,分析了不同攻角下一二级的气动特性以及可能的安全分离状态;最后数值模拟了TSTO在负攻角、正侧滑角下的并联级间分离过程,与对应的CTS试验结果比较,两级质心位移的计算值和实验值随时间变化具有很好的一致性,偏航角及俯...

基于3D N-S方程和k-ω湍流模型,并结合overset重叠动网格技术,在亚、跨声速范围内,对不同攻角和不同转速下的制导迫弹的流场进行了数值模拟,以美国空军改进的计算标模验证该文算法的有效性。计算结果发现:制导迫弹的阻力、升力和俯仰力矩与转速无关,滚转力矩随转速的增大而增大,俯仰力矩和滚转力矩随马赫数先增大后减小且均在0. 7Ma处达到最大值。

导线在覆冰后成为非圆截面,周围压力与流速分布复杂化,采用准静态假设分析动态的覆冰导线舞动理论公式的传统方法局限性较强。充分考虑风场的动态变化,基于弱耦合方法,利用Fluent进行二次开发,编程控制导线舞动轨迹、攻角和风速变化进行编程控制,并结合重叠网格技术实现覆冰导线静态与动态气动力模拟,分析气动力系数特性及规律。仿真结果表明:当平均风速相同时,湍流度为8%的脉动风工况下的气动力系数与定常风场气动力系数变化趋势相同,但在风攻角15°附近时发生突变;导线横向舞动时的动态气动力系数明显大于静态值,以风攻角45°为分析对象,导线扭转振动导致气动力系数和频率降低。覆冰导线舞动时动态气动力系数变化复杂,工程中采用静态气动力系数预测舞动幅值及张力有所误差。

为了探究高速开关锥阀的静动态特性,在ANSYS Workbench中的Fluent模块进行模型导入、网格划分、边界条件定义、参数设置、求解和后处理,得出静动态仿真中的压力特性和速度特性。动态特性仿真使用动网格中重叠网格的计算方法,在Spaceclaim中建模并通过Fluent求解。静态仿真阀口位置和下游流道位置处的速度迹线反映了不同流体微元的运动轨迹;动态仿真结果显示:(1)能量利用率为37.5%时对应的阀芯升程绝对速度为0.6 m/s,该时刻开关阀的动态响应特性最佳;(2)开关数字阀开启运动时,出口最大速度大于进口最大速度;(3)开关阀在开启运动工况下,进口最大流量大于出口最大流量,这和下游流道涡流能耗有关。

为研究齿廓修形对齿轮箱系统内部流场、温度场与应力场的影响,应用Pro/E对修形前后的齿轮箱系统进行精确建模;利用重叠网格法对齿轮箱系统进行流场计算,将稳定后的结果传递给齿轮固体边界进行温度场与应力场的求解,即对齿轮箱油浴润滑进行热-流-固耦合数值模拟计算;对比分析了不同修形工况下齿轮副端部润滑体积分数、箱体内部压强方差、齿轮固体本体温度与应力分布情况。研究结果表明,当选取b=1,即直线修形时,对齿轮温度场及应力场改善不大,修形效果不明显;选取b=2时,修形效果次之;选取b=1.22时,修形效果最优,但无论采用何种修形曲线,均能明显改善齿轮齿根应力集中现象。

论文采用URANS方法和运动重叠网格计算盛液封闭容器内的薄板振动绕流问题。数值网格采用两套网格重叠布置的形式,网格运动由用户自定义函数(UDF)实现,湍流模型采用SST k-ω模型,采用有限体积法和PISO算法求解URANS方程。文中通过对带正六边形薄板的小型油粘滞阻尼器进行建模分析及求解。结果表明,这种阻尼器的耗能能力与薄板面积基本呈线性关系,与薄板振幅的平方也呈近似线性关系,一个振动周期内薄板表面压力演化过程的流场显示,有助于增进对此类流动问题的认识。计算结果还表明基于重叠网格技术的CFD数值模拟,可以较好的模拟盛液封闭容器内振动薄板的流动问题。