本文首先对嵌套网格的应用原理和应用优势进行了介绍,之后阐述了基于嵌套网格对高压大流量液压阀进行动态仿真的流程。在此基础上,本文结合实例,选择模型构建、模型网格基础设置、动态网格的设置及计算、结果分析四个环节,对一种高压大流量液压阀进行动态仿真分析,最终较为准确地描述液压阀内部复杂的流动和压力分布情况,实现了分析目标。由此表明,嵌套网格在高压大流量液压阀动态仿真分析方面,具有较高的应用价值,可作为主要的分析方法之一,予以推广。

采用基于运动嵌套网格技术的计算流体力学方法开展旋翼/机身气动干扰计算分析,研究了45°、90°、120°三个安装角度尾梁边条对直升机气动特性的影响。数值分析结果表明,悬停状态尾梁边条可为机身提供侧向力、增加机身扭矩,能够帮助尾桨卸载。其中,120°尾梁边条悬停状态增加机身扭矩效果最明显。且安装120°尾梁边条后直升机在前飞状态的气动特性基本没有影响。

为对比研究嵌套网格模拟结果与传统网格模拟结果间的差异,分别采用传统网格方法和嵌套网格方法开展了扁平钢箱梁气动特性参数识别研究.首先,基于理想平板模型,将2种网格的三分力系数和颤振导数识别结果与理论值进行对比,验证了数值模拟方法的准确性.其次,分别基于2种网格建立了某大跨度悬索桥主梁断面模型,开展气动参数识别,并对比2种模型结果.结果表明采用嵌套网格数值模拟得到的理想平板三分力系数和颤振导数均与理论值吻合良好;基于嵌套网格方法可有效识别扁平钢箱梁断面的静力三分力系数和颤振导数;嵌套网格方法可以降低不同风攻角工况下的网格划分工作量,有效解决网格畸变过大的问题.

倾转旋翼机在倾转过渡过程中气动构型不断变化,气动特性具有强非线性的特点。针对倾转旋翼机复杂的连续倾转过渡状态,基于运动嵌套网格和局部坐标系理论建立一套适合于模拟倾转旋翼机连续倾转过渡状态的网格系统,并采用RANS方程建立适合于强非线性气动特性的非定常流场分析的CFD方法;采用该方法模拟某型倾转旋翼机从直升机模式到固定翼模式的连续倾转过渡状态的气动特性。结果表明对于不同的倾转过渡时间,旋翼和机体气动特性随旋翼倾转角增加变化趋势基本一致;随着旋翼倾转角增加,机体升力系数先增大后减小,在旋翼倾转角40°附近达到最大,相比初始状态及平飞状态增大约30%;随着旋翼倾转角、总距角及前飞速度线性增大,旋翼拉力系数及其垂向分量逐渐减小;旋翼倾转角和前飞速度线性增大,采用合适的总距角非线性变化曲线,倾转旋翼机...

超声速下子母弹的分离过程是一种包括多体运动边界与复杂气动流场干扰的多体分离问题。采用嵌套网格技术,对流体力学方程组及六自由度刚体动力学方程组进行了耦合求解,重点研究了子母弹的结构特征(包括子弹的数目、有无弹翼及排列方式等)对分离过程中流场特性的影响。结果表明嵌套网格技术能较好地模拟超声速子母弹分离过程中的复杂扰动流场;子弹体数目越多,弹体间的气动耦合效应越强;尾翼的存在能够极大提高弹体的静稳定性;相较于"圆周型"分布,"中心圆周型"分布趋于加快弹体间的分离。

高速列车会车时的压力波会对线路两侧的风障产生气动冲击作用,有可能导致风障的结构失稳,给列车运行带来安全隐患。采用能真实模拟列车运动的嵌套网格方法以及保留开孔特性的腔室耗能型风障,以某CRH型车为研究对象,计算了不同列车车速和不同横风风速下单侧风障内列车交会对风障的冲击过程。研究结果表明高速列车行驶过程中,由于其高速运动对周边空气的排挤以及尾部气流的补充,在车身附近形成'正-负-负-正'4个压力波;会车过程中,两列车的压力波相互叠加耦合并作用在线路一侧的风障上;随着车速的增大,压力波极值增大,换向时间减小,变化率增大;随着风速的增大,横风作用与列车风作用相互耦合,放大了风障内侧的负压值;压力波正压峰值在车体长度范围之外,负压峰值在车体长度范围之内,头车正压波峰距头车鼻锥处距离最近;在横风作用下,列...

倾转旋翼机的旋翼气动外形设计需要对其直升机模式和固定翼模式下的不同要求进行综合考虑。通过基于Kriging模型的多目标遗传算法建立一套适用于倾转旋翼桨叶气动外形优化设计方法,采用拉丁超立方抽样试验设计方法得到样本点,并建立Kriging模型替代费时的流动数值模拟。以最大化旋翼地面悬停拉力和高空巡航效率为目标,以地面悬停功率不增和巡航拉力不减为约束条件,进行倾转旋翼桨叶平面形状优化设计,并经过非定常数值模拟和风洞试验验证。结果表明:数值模拟结果和风洞试验结果吻合良好,优化结果满足设计指标。

针对航母尾迹对舰载机着舰过程气动特性的影响,采用嵌套网格的方法,对无人机在不同风向下的着舰过程进行了数值模拟。首先,对不同网格划分,定常和非定常计算进行了比较,发现有无附面层对航母流场结果影响不大,下滑线上定常计算的结果和非定常时均的结果类似。然后,对0°和±15°风向下的航母流场进行了分析,表明航母尾迹随风向的变化而变化。接着,对单独无人机降落的过程进行了模拟,验证了所建立的嵌套网格的可靠性。最后,对耦合航母情况下无人机的着舰进行了仿真,结果表明降落过程中飞机一直处于低动压的状态,升力和俯仰力矩变化明显,不同风向下着舰气动特性的变化也存在差异。研究结果为以后舰载机安全着舰的评估和控制提供了参考。

建立了一个适用于共轴刚性旋翼气动特性分析的数值模拟方法。该方法采用任意拉格朗日欧拉方法（Arbitrary Lagrange Euler，ALE）描述的可压缩Navier-Stokes（N-S）方程求解流场，采用低数值耗散的Roe格式进行空间离散;使用多重嵌套网格方法以模拟双旋翼的运动。针对共轴刚性旋翼配平，引入“差量修正“策略解决了传统配平中雅克比矩阵计算复杂的问题。首先，对Harrington-2共轴双旋翼的悬停气动性能进行了计算，然后，对某2 m直径共轴双旋翼的悬停及前飞状态进行了计算，并与试验值进行了对比。结果表明:在典型状态下拉力系数的计算结果与试验值误差在3%以内，扭矩系数的计算结果与试验值误差基本在5%以内;所采用的数值计算方法对旋翼涡尾迹特征具有较高的捕捉精度，可以有效模拟共轴刚性旋翼悬停和小速度前飞下的复杂流场及其细节特征。

针对民机在着陆构型下增升装置打开时出现的升力系数迟滞现象,运用嵌套网格技术对给定模型进行网格划分并进行定常、非定常数值模拟,分析迟滞情况。结合增升装置打开时间短,迟滞量尽可能小的优化方向,运用遗传优化算法进行计算。增升装置最优打开方案与通过拉丁超立方抽样法生成的初始样本相比,升力系数迟滞量明显减小,气动特性有较大改善。