再入体过渡区气动特性预测

采用DSMC(DirectSimulationMonte Carlo)方法模拟球双锥复杂外形过渡区流动。给出了近连续区的温度与压强分布图,以及在不同Knudsen数、不同马赫数条件下球双锥表面压强系数和阻力系数的分布,并将阻力系数模拟结果与桥函数一体化估算结果进行了比较分析。     

弹体前缘圆孔凹槽有/无喷射流机理研究北大核心

为了研究不同圆孔凹槽直径及有/无喷射流流动机理,采用标准的k-w SST湍流模型数值计算方法进行分析。结果表明:当流体经过圆孔凹槽时,在圆孔凹槽边缘会形成膨胀波和压缩波,在圆孔凹槽内可能会形成涡流结构,并保持低速流体。当圆孔凹槽直径逐渐增加时,引起弹体壁面声速径向距离增加。同时,随着攻角的增大,圆孔凹槽内的静压逐渐降低;圆孔凹槽喷流速度的增加导致凹槽出口会出现激波现象,当喷流速度达到600 m/s时,凹槽出口激波强度明显增加,圆孔凹槽内静压减小。     

弹体前缘圆孔凹槽有/无喷射流机理研究

为了研究不同圆孔凹槽直径及有/无喷射流流动机理,采用标准的k-w SST湍流模型数值计算方法进行分析。结果表明:当流体经过圆孔凹槽时,在圆孔凹槽边缘会形成膨胀波和压缩波,在圆孔凹槽内可能会形成涡流结构,并保持低速流体。当圆孔凹槽直径逐渐增加时,引起弹体壁面声速径向距离增加。同时,随着攻角的增大,圆孔凹槽内的静压逐渐降低;圆孔凹槽喷流速度的增加导致凹槽出口会出现激波现象,当喷流速度达到600 m/s时,凹槽出口激波强度明显增加,圆孔凹槽内静压减小。     

脉冲等离子体推力器羽流的粒子模拟

目前微小卫星正在积极地发展中,脉冲等离子体推力器是其推进系统的一个重要发展方向,为了能够将PPT成功地运用于空间,需对其羽流进行研究.将DSMC(Direct Simulation Monte-Carlo)/PIC(Particle in Cell)流体混合算法与一维MHD放电模型相结合,一体化模拟NASA Glenn PPT羽流,对不同出口偏转角的羽流场进行模拟,并与实验结果进行了比较.计算结果显示引入出口速度的偏转角提高了模型的羽流扩散能力,羽流的扩散角是影响羽流的一个主要因素.     

平底气泡船凹槽气层波动特性

为提高大型平底气泡船底部凹槽设计的有效性,基于RANS方程及VOF两相流模型构建了大型平板船凹槽气层数值计算模型。研究气层在凹槽中的动态发展过程,分析速度对气层波动的影响规律,并阐述三维凹槽气层的波形特性及其与二维气层波动的区别,揭示气层波动的相似律。数值结果表明:气层在凹槽中呈现波动形态,气层波长随速度的增加而增大,波长等于速度平方的0.64倍;气层在凹槽侧壁的干扰及反射下呈现相干波系,从而其波高及局部厚度也随之改变;气层波动满足傅汝德相似。     

稀薄流气粒两相耦合作用的热力学模型

基于直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法,从描述粒子微观运动层次出发,构造高空稀薄环境下气体一颗粒两相双向耦合作用的热力学模型,发展适用于稀薄流过渡区多相复杂流动的DSMC算法.通过算例验证,结果表明,此模型能够较好地反映相间动量和能量传输机制.     

船舶气层减阻多相流数值模拟方法适配性研究

为探索船舶底部喷气减阻多相流数值模拟方法,基于FLUENT计算软件,分别使用Mixture、VOF和Eulerian三种多相流模型、选择不同的湍流模型和网格参数,对平板底部气液混合流和气液分层流两种情况进行了数值模拟,并与试验结果进行对比验证,分析了气层形态、减阻率等因素的计算误差。研究结果表明:在选择合适的湍流模型及网格参数的前提下,采用Mixture模型计算平板无凹槽的气液混合流能够较好地模拟气层形态,同时模型的减阻率预报也具有一定精度;而采用VOF模型计算平板凹槽内的长气穴能够较好模拟气穴内气层波动情况和预报减阻率。     

微喷管流动的DSMC方法模拟

目前微型航天器正在积极地发展中,微喷管在其推进系统中具有重要地位,对微喷管进行进一步研究是很有必要的。运用DSMC(DirectSimulationMonte Carlo)方法从分子运动论层次对轴对称微喷管流动现象进行模拟,分析了喷管流量以及尺寸大小对喷管流动和性能的影响。研究表明,喷管流量及尺寸对流动特性和微喷管性能存在不同程度的影响。     

低速圆管流动的粒子仿真

运用信息保存法对低速圆管的流动现象进行了模拟,并与实验结果进行了比较,粒子仿真结果与实验结果吻合较好,且优于NS方程的结果。研究表明,在对低速圆管的模拟过程中,运用IP法在获得较好的结果的同时,具有比DSMC方法更高的计算效率。IP算法是解决低速圆管流动问题的有效途径。     

高超声速过渡区气动热的DSMC数值模拟研究

气动热是制约高超声速飞行器设计的主要因素之一,当飞行高度大于40 km时流场中存在局部过渡区流动特性,基于分子动力学的DSMC方法是解决高超声速过渡区气动热计算的有效途径之一。针对高超声速飞行器的典型球锥外形,采用DSMC方法开展了过渡区流动气动热特性研究,分析了当流场具有过渡区流动特性时,飞行马赫数和飞行高度对气动热的影响规律,并与Fay-Riddell驻点热流的工程算法作了对比分析。计算结果表明,DSMC方法在高超声速过渡区流动气动热计算中可以得到较好的结果,适用于高超声速过渡区流场气动热的计算与分析。     

姿控发动机高空羽流流场DSMC仿真及算法研究

本文分析了高空羽流流场的特性，论述了ＤＳＭＣ方法的原理以及涉及到的关键技术，应用ＤＳＭＣ方法数值求解了喷管出口附近及倒流区流场。仿真结果表明ＤＳＭＣ方法能够精确描述这一区域的流场特性。     

脉冲防暴水炮非淹没气体射流的RANS和LES模拟

为提高脉冲防暴水炮刺激剂的雾化水平,必须提高射流的出口速度和改善雾化带形状,而这些因素与管内非淹没气体射流的湍流流场息息相关。为准确描述湍流分布和水柱加速过程,对脉冲防暴水炮的非淹没气体射流进行了RANS和LES模拟。结果表示LES模型较RANS的标准k-ε模型能更为精确地描述湍流分布和管内非淹没气体射流速度的各向异性。但两者对于水柱加速过程的描述基本一致,只是由于LES模型的气液参混较为充分,气液速度相差较小,而可能导致两模型气体在喷口膨胀规律的异同。LES模型气液界面复杂,是用于研究管内气液流型的理想方法。该方法为三维模拟打下了较好的基础,所得结果可以作为管外射流研究的初始条件。     

转速对动态旋流器流场影响的数值分析

根据计算流体力学方法,对采用不同转速的动态旋流器流场进行数值模拟,深入分析了转速对动态旋流器切向速度、静压以及湍动能的影响。计算采用雷诺应力模型和混合物模型。结果表明:转速对动态旋流器切向速度和静压影响非常大,不但影响其数值大小,对其分布趋势也产生明显影响;转速对动态旋流器湍动能的影响主要集中在旋转栅附近,在转筒后半段转速对湍动能的影响明显弱化,适当提高转速甚至有抑制湍流的作用。     

水下航行器头部流噪声数值仿真与实验

选取头部线型,对航行器头部基于RNG k-ε湍流模型及FW-H声学模型进行流噪声模拟,然后对3种头部线型的航行器在不同速度下分别进行水洞实验。通过对比分析数值仿真与实验结果发现,航行器头部流噪声随着频率的增大而逐渐减小,随着速度的增大而增大。在相同速度下,与头部线型2、头部线型3相比,头部线型1流噪声较小,具有更好的降噪作用。所采用的计算方法可以比较准确地模拟航行器头部流噪声情况。     

油-水旋流器流场数值模拟研究

采用改进后的双方程湍流模型和SIMPLE计算方法,对切流式单入口油-水旋流器内部流场进行了模拟研究。结果表明:旋流器内部三维流场各向异性,即同一位置流体在不同方向的流动参数变化很大,流体质点在不同条件下的运动轨迹、速度、分离特性等方面都有较大差别;圆柱段与圆锥段的流场在柱锥结合面发生变化,旋流器的主要分离过程在圆锥段完成;单入口旋流器的流场中心与几何中心有偏差,对流场的稳定和分离会产生影响。该模拟结果与他人所做实验结果比较接近,说明该模型和算法是可靠的,为旋流器的实际应用提供了参考。     

过渡流区圆柱体驻点热流的工程计算

以流动分区的界限为Knudsen数的变化区间,使用线性插值和调节参数进行校正的方法,提出一种计算过渡流区热流的桥函数形式,并且确定了端面迎风的圆柱体的调节参数.使用DSMC方法对计算结果进行验证并与其他形式的桥函数进行比较.结果表明该桥函数在马赫数大于10的情况下,能比较准确地计算驻点热流的值,可以为飞行器初步设计提供一定的参考依据.