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...

对于海上浮式风机而言,由于受到剪切风、塔影效应、浮式基础运动等因素的共同影响,其气动载荷会更加复杂,因此如何准确快速地对海上风力机的气动性能进行预估显得尤为重要。基于速度势的非定常面元法理论,研究海上浮式风机气动载荷特性,编制了相关的计算程序。以NREL 5 MW风机为例,建立了叶片和尾流的三维数值模型,计算得到了不同风速下风机的输出功率以及叶片表面的压力分布,对比数据结果分析了该方法的可靠性。针对非定常流动,模拟了剪切风和塔影效应的作用,并重点分析了浮式基础运动对风机气动载荷的影响。研究表明,浮式基础的纵荡和纵摇会增加输出功率的波动幅值,艏摇运动会导致单个叶片上的气动载荷产生较大的波动,为浮式风机叶片控制提供了参考。

位于大气边界层中的建筑结构受到非定常的风速影响会导致其结构破坏。为研究该现象,在风洞实验室中恰当地模拟大气边界层环境,不但要实现稳定风速的模拟,而且变动风速也要满足一定要求,即是阵风谱(Gustspectrum)的模拟。旨在通过分析影响风洞实验段风速的因素,采用改变动力段对电机输入的功率来实现要求的阵风谱,并在实际风洞中进行验证。结合流体力学原理,通过对空气以及动力系统进行分析来建立守恒方程,应用Matlab软件进行数值计算。模拟出在风速达到稳定后,输入正弦电压得到实验段的风速。模拟结果表明,在实验段风速呈现正弦曲线,经快速傅里叶分析与电压频率一致。经试验验证后与模拟结果吻合,振幅与风洞对应输入功率所标定的风速一致,故可用该方法模拟产生规定阵风谱下的非定常风。

为了研究不同导叶数混流泵内部流场压力脉动情况,应用商业软件Numeca分别对模型1(4叶片、11导叶数)和模型2(4叶片、7导叶数)进行非定常数值模拟。通过设置监测点,得到了叶轮和导叶位置的压力脉动结果并进行频域分析。结果表明,模型1和模型2的叶轮内,工作面尾缘的脉动幅值大于前缘,背面前缘的脉动幅值大于尾缘,压力脉动最大值出现在叶片工作面尾缘,而导叶内压力脉动幅度均由叶片前缘到尾缘逐渐减小。除此之外,随着导叶叶片数增多,叶轮叶片工作面尾缘最大压力脉动幅值位置的压力脉动幅值增大,可以采用减少导叶叶片数的方法降低此部分的压力脉动幅值。

为了阐明导叶叶片数对轴流式油气混输泵内部非定常流场的影响，基于Mixture模型的两相流理论，湍流模型采用SST模型，以自主研制的YQH-100油气混输泵为研究对象，对油气混输泵不同导叶叶片数及不同含气率时的内部非定常流场进行了数值计算。结果表明：随着导叶片数的增加，油气混输泵的扬程下降趋势逐渐变缓,其最大差值为7.9%;油气混输泵的效率在含气率为0时先升高后降低，在含气率为0.5时逐渐升高，其最大差值为3.7%。对监测点压力脉动的变化分析表明，含气率为0.5时，监测点压力脉动的幅值更大。随着导叶叶片数的增加，导叶流道内压力脉动的变化更明显，压力脉动幅值的衰减变缓，叶频压力脉动的幅值逐渐减小。研究结果为导叶叶片数为9时，油气混输泵内非定常流动特性更好，由二级叶轮气相分布也能反映出混输泵的运行更稳定。

多级离心泵应用普遍且结构复杂,是必不可少的重要流体输送设备。目前对其已有研究几乎全部集中在稳定工况点下开展的,而对其在突然启动瞬态过程中的特性研究却非常少。以一台中比转速多级离心泵为例,基于滑移网格技术和用户自定义函数功能,对该模型泵转速快速上升过程中首级叶轮的内部非定常流动进行了数值计算。结果显示:叶轮进口处的湍动能和湍流强度呈现先降后升再降的变化趋势,而叶轮出口处的湍动能和湍流强度呈现先降后升的变化特征;启动初始时刻,叶轮功率缓慢上升,而后随转速快速上升;无量纲扬程在启动初始时刻具有极大值,随后快速下降至最小值,紧接着又缓慢上升至稳定值。

过失速非定常气动测力和大迎角动导数等实验数据是动态的，其背景噪声和机械振动对天平测力的干扰很大，有时无法获得有用数据，为此必须对数据进行数字滤波处理。

施加非定常气流脉动激励将大幅度减少叶栅分离损失.而激励的效果与本身的气流脉动频率以及强度等因素有关.为了考察非定常气流脉动激励对叶栅气流分离的作用,以及激励作用效果最佳时激励脉动频率与叶栅分离旋涡脱落频率之间的关系,进行了叶栅分离旋涡脱落频率的测量.实验在环形叶栅实验台上进行,利用IFA300热线风速仪等测试仪器进行实验,分析了不同实验条件下环形扩压叶栅后流动脉动的分布情况.结果表明,在不同迎角以及不同测量位置处(叶中和端壁压),所测环形扩压叶栅后的流动分离均存在某一特征频率.此外对导流叶栅后和环形扩压叶栅后的流动情况的对比说明了在叶轮机械非定常流中流动分离频率的锁定(lock on )现象[1].

该文研究了使用谱方法进行内流周期性非定常计算的可行性及计算效率。在文中提出使用隐式时间推进方法求解相应的控制方程,用以加速收敛,并对计算方法的稳定性和无反射边界条件处理方法等进行了研究。使用时域谱方法对内流气动声学基准算例和二维喷管算例进行了计算。结果表明对周期性非定常流动,相对于常规的非定常时间推进方法,使用谱方法来逼近物理时间偏导数项可以提高计算精度并减少计算耗时,从而可以将其用于叶轮机械非定常流动计算。

为研究液力变矩器内泵轮、导轮和涡轮间动静干涉引起的三维非定常流动特性,利用滑移网格技术和RNG k-ε湍流模型计算液力变矩器内湍流流动,得到泵轮全流道内流体压力的主要特征。仿真结果表明：泵轮全流道内流体压力脉动明显;在涡轮转速不变的情况下,压力脉动峰值与半径成正比;在相同半径处,压力脉动峰值与涡轮转速成反比。此外,由压力脉动值的频谱分析结果可知：随涡轮转速或监测点半径变化,泵轮全流道内各监测点压力脉动的频率成分基本一致,但各影响频率成分所占的比例不同。