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。

研究了某异形弹丸的气动特性,利用FLUENT软件对纵截面为近梯形的弹丸进行定常数值仿真;通过建立异形弹体的几何模型、网格划分、FLUENT中的相关参数设置并进行迭代计算,得到弹丸在不同攻角和马赫数下的升力系数、阻力系数、俯仰力矩系数;利用FLUENT仿真能够对弹体的气动参量进行良好的分析,发现异形弹丸的升力与阻力系数随马赫数与攻角的增加而增大,俯仰力矩系数随马赫数与攻角的增加先减小后增大规律。

以MIRA车体气动性能的风洞试验数据为基础,对采用大涡模拟方法解算非定常特征显著且具有大分离流动结构的近地钝体外部绕流场所涉及的迭代步数、时间步长、网格方案等影响因素开展研究.采用对比分析方法对3种亚格子湍流模型的计算准确性进行研究.提出适用于三厢车型的大涡模拟数值仿真策略.

为掌握固定几何气动矢量喷管气动性能,通过CFD数值模拟的方法,研究了主流落压比、扩张段二次流落压比、扩张段二次流角度和引射对固定几何气动矢量喷管轴向推力系数的影响;主流落压比、扩张段二次流落压比和扩张段二次流角度对矢量角的影响;主流落压比、喉道二次流落压比和喉道二次流角度对喉道控制率的影响。结果表明:随主流落压比增大轴向推力系数增大,矢量角减小,喉道控制率减小;随扩张段二次流落压比增大推力系数减小,矢量角增大;随喉道二次流落压比增大,喉道控制率增大;随扩张段二次流角增大轴向推力系数减小,矢量角略有减小;随喉道二次流角增大喉道控制率增大;随引射方式增加喷管推力系数增大。

在结构外表面敷盖吸声材料是空气或水下航行器的减振降噪的关键技术之一.本文从Helmholtz波动方程出发,导出了考虑结构表面有声阻抗材料时的边界元方程形式.在此基础上,利用Visual C++语言编写了复杂边界的振动结构辐射噪声的边界元程序,并比较了某一振动壳体当外表面分别为硬边界和吸声材料时的计算结果.

通过建立包含夹杂物的二维金属板超声测量数值分析模型,研究超声信号随夹杂物的深度、厚度和类型等属性特征的变化规律,并通过超声显微镜和扫描电镜实验验证模型的有效性。研究结果表明纵波声速随夹杂物厚度的增加呈线性递增,含有Al2O3夹杂物的声速最大且增速最快,含有MnS夹杂物的声速最小且增速最慢,纵波声速可以作为判定内部是否存在夹杂物的参量;不同超声参量随入射波长的变化关系曲线,可用于判定夹杂物的厚度;当夹杂物深度位于钢板厚度的中间时,衰减系数最大,且含有MnS夹杂物引起的声波幅值衰减最严重,含有TiN夹杂物的声波幅值衰减最小。

在石油管道和井下作业工具中,存在大量不等径连续变截面圆管结构,其压降计算还没有可靠的理论公式。特别是大型水力压裂施工过程中,高速流体通过压裂管柱及工具的连续变截面结构时,产生的压力损失不容忽视,需准确计算。通过对进出口不等径的缩扩和扩缩结构进行理论和数值模拟分析,得到了进出口不等径的缩扩和扩缩结构压降计算公式,进一步推演出了不等径连续变截面圆管结构压降计算公式,为石油管道、工具及地面其他输流管线内部存在的连续变截面圆管结构压降计算提供可靠的方法和理论依据。

设计了变刚度弹簧往复泵自动锥阀,弹簧刚度是阀盘升程的函数.在阿道尔夫泵阀运动微分方程的基础上,考虑流体可压缩性对泵筒内流体连续流条件的影响,建立了变刚度弹簧往复泵自动锥阀阀盘运动规律的微分方程.以弹簧刚度是阀盘升程的线性函数为例,分析了变刚度弹簧往复泵锥阀阀盘的动力特性.仿真结果显示弹簧刚度随升程的变化规律对阀盘的动力特性具有显著影响;在阀盘最大升程一定的条件下,与定刚度弹簧阀盘的动力特性相比,减函数变刚度弹簧阀盘的落座速度与滞后高度有所下降,有利于提高往复泵的容积效率,提高阀盘与阀座的疲劳寿命。

强度是枪炮身管的核心指标。为更好地理解不同类型身管强度机理,借助数值仿真方法,基于第二强度理论对单筒、筒紧、衬管和自紧四种类型身管的应力分布和强度机理进行了比较。研究表明,结构和材料参数相同情况下,衬管、单筒、筒紧、自紧身管强度依次提高;当内外管之间相对紧缩量从负值到零到正值变化时,身管类型从衬管变为单筒再变为筒紧;自紧身管类似于多层筒紧身管。研究为枪炮身管设计提供了参考。

为深入研究切向式涡轮流量传感器的工作机理,推导了流体对涡轮叶片的驱动力矩,得出切向式涡轮流量传感器仪表系数的数学表达式.依据湍流模式理论以及计算流体力学提出涡轮转子Z方向力矩平衡分析法实现对涡轮转速θ的准确预测,进而对切向式涡轮流量传感器三维流场进行了分析,得出仿真仪表系数计算公式.全量程内仿真仪表系数Ks与物理实验标定的仪表系数Kp的对比表明,模拟计算仪表系数相对误差最大值为7.51%,说明构建的数值模型以及提出的分析方法能够准确反映切向式涡轮流量传感器内部流体的流动特性.