基于CFD数值模拟方法,采用RNG k-ε湍流模型对某体育场阶梯型悬挑屋盖风压进行了模拟研究。分析了屋盖风压分布特性及风向对风压的影响;并且考虑周边建筑对风场的扰动影响,引入风压系数干扰因子IF量化分析了周边建筑对体育场屋盖风压分布的气动干扰效应。结果表明:此类阶梯型大跨屋盖主要受风吸力作用,屋盖檐口、角部区域的风压系数量值较大;0°和180°风向角下平均风压随测点位置变化趋势大致相同,风压在台阶转折处发生突变;屋盖各区域的风载体型系数对风向角的敏感程度存在较大差异;周边建筑对屋盖风压主要起遮挡效应,对屋盖某些局部区域的风压起放大效应。

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。

以周向均布四组共轴单元组成的八旋翼飞行器为研究对象,采用计算流体力学的方法,通过商业软件FLUENT对整机飞行器进行数值模拟研究,得到旋翼附近流场的涡流粘度云图、压力云图和流线图.由结果分析可知,采用单相流模型及Spalart-Allmaras湍流模型可以有效地模拟该共轴八旋翼在工作转速下的气动特性.当旋翼旋转时,靠近旋翼壁面的流速明显变快,并在旋翼横截面曲率最大处达到最大值.由于上旋翼尾迹的影响,压差大的区域主要集中在旋翼桨尖附近,此时流线分布也表明共轴上下旋翼之间以及相邻共轴旋翼单元之间存在强烈的气动干扰,这部分干扰可能有利于提高整机升力.

为澄清并列双圆柱结构发生偏向流现象的流场机理,采用大涡模拟(LES)方法,在高雷诺数下(Re=1.4×10~5)研究了并列双圆柱的气动性能及其流场特性随圆柱间距比P/D(P为圆心间距,D为圆柱直径)的变化规律,重点探讨了小间距并列双圆柱的偏向流现象及其对圆柱气动性能的作用机理.研究结果表明:大涡模拟方法得到的气动力结果与文献风洞试验值吻合良好;随着并列双圆柱间距的增大,绕流场会呈现单一钝体、偏向流和平行涡街等多种流态结构;当P/D=1.1时,绕流场会间歇性地出现单一钝体和偏向流流态,两种流态的气动性能和流场特性有很大差异,圆柱的气动力会随时间发生剧烈变化,呈现非稳态特征;当P/D=1.2～1.5时,绕流场呈现偏向流流态,两个圆柱的气动力和尾流呈现不对称现象,偏向流的偏转方向会出现间歇性地变化,尾流涡脱强度弱,气动力脉动小;当P/D=2～4时,绕流场...

叶片的气动性能关系到风电机组的载荷与发电量等诸多方面,因此,开展相关的研究就显得尤为重要。在实际运行过程中,影响叶片气动性能的因素很多,其中,叶尖涡即是一个关键的因素而且受到越来越多的关注。在近尾流区域,因叶尖涡而形成的诱导速度会对自身叶片的气动性能产生影响;在远尾流区域,叶尖涡的发展则会对下游风电机组产生气动干扰。随着关于叶尖涡研究的不断开展,有相当一部分研究通过PIV试验或数值模拟的方法分析了叶尖涡的形成与其涡流特性,并通过相应的控制方法抑制叶尖涡的发展。其中较为典型的为叶尖小翼和锯齿尾缘。

为了研究风场中来流的湍流特性对双塔建筑的气动力以及风致响应的重要影响,文中通过风洞同步测压试验,分别得到方形双塔在层流风场与湍流风场下的气动力,然后采用频域计算方法得出两个塔楼在不同风场下的风致响应。结果表明,来流中的湍流作用将极大地改变双塔的风荷载,在层流中两塔受到更大的平均风荷载,而湍流中将受到更大的脉动风荷载,同时在湍流风场下双塔结构的整体位移响应也会明显增加。

级间连接托可显著增加高超声速飞行器与助推器间的连接刚度，针对此种连接形式在级间分离阶段对飞行器带来的气动干扰问题，以类X-43A飞行器为研究对象，采用数值模拟方法对分离干扰机理进行了研究。研究表明:级间连接托导致飞行器在分离时产生较大附加低头力矩和升力，此种干扰是分离涡流区和激波/涡流相互作用的结果;考虑连接托的干扰影响时，飞行器运动轨迹与自由飞轨迹存在差别，尤其俯仰角变化显著不同。

采用节段模型风洞试验和CFD数值模拟对宽高比为5∶1的双幅矩形断面涡振气动干扰进行了研究。分析了不同水平间距对双矩形断面竖弯和扭转涡振响应的影响。在水平间距比为1.2时进行了动态压力测试,并分别对竖弯和扭转涡振风速下的脉动风压场进行POD分析。结果表明双矩形断面间存在显著的气动干扰,且一般而言下游断面的涡振响应大于上游断面。前两阶本征模态与双矩形断面涡振相关联,由前两阶本征模态可重构脉动风压场。CFD数值模拟的结果表明双矩形断面的涡振符合“撞击剪切层失稳机制”,且一个周期内上游断面下风向以及下游断面上风向区域的流动变化较为显著。CFD模拟与POD分析的结果相符合,两者相结合可用于分析双矩形断面的涡振现象。

超高层双子塔的气动干扰和荷载相关性是描述其风荷载并进行抗风优化的重要参数,而双塔之间的间距对这两个特性有重要影响。利用同步测压的风洞试验方法,确定不同风向下双子塔上的风荷载与双塔相邻间距大小之间的函数关系,之后借助相关系数和相干函数分别在时域和频域中研究了不同间距下风荷载的相关性。结果表明:在大多数情况下,随着双塔之间间距的减小,每个塔上的风荷载尤其是横风向脉动荷载趋于减小;双塔横风向脉动荷载在多个间距下表现为负相关关系,该负相关性在双塔沿风向前后排列时更为明显。所得研究结果揭示了间距的选取在双子塔抗风优化中的重要作用,并对连体的设计具有指导意义。

文章建立了一种基于N-S方程的共轴刚性旋翼流场数值模拟方法。通过对比不同前行桨尖马赫数旋翼的实验结果,验证了该方法的准确性和模拟ABC旋翼的适用性。运用商业软件ANSYS ICEM划分非结构化网格,采用了滑移网格和动网格技术,在FLUENT求解器中使用UDF程序实现了桨叶周期变距运动,对在悬停及大速度前飞状态下的XH-59A旋翼流场进行了数值模拟计算。计算结果表明:XH-59A旋翼在悬停状态上旋翼对下旋翼的气动干扰比较大,但随着前飞速度的增加,干扰逐渐减小;上下旋翼间的气动干扰随总距的增加呈先增大后减小的趋势。