发动机内流场湍流数值模拟

以可压缩的全Ｎ－Ｓ方程为控制方程,用显式有限差分格式对燃烧室－－喷管轴对称湍流内流场进行了数值模拟。计算中采用ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ两步显格式和Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ代数湍流模型,得到了管状装药发动机内流场的数值解,取得了令人满意的结果。此方法对发动机的设计有实际的工程参考价值。     

大长径比固体火箭发动机点火瞬态过程数值分析

研究大长径比固体火箭发动机点火瞬态特性,采用守恒型N S方程描述了集点火器、燃烧室和喷管于一体的数学仿真模型,应用NND-3差分格式进行数值求解,计算结果表明,点火期间,发动机内除了压强急升之外,还存在振荡和拍击现象。     

一种新型的计算化学非平衡流动的解耦方法

给出一种计算化学非平衡流动的解耦方法。利用该方法从薄层近似N S方程出发 ,采用NND2M差分格式 ,数值模拟了H2 /O2 燃烧的超音速绕流场 ;计算表明这种方法可以有效地解决刚性问题 ,而且与现有的隐式算法相比 ,具有公式推导简便 ,占用内存少 ,计算效率高等优点 ,特别适合于多组分和多反应的情况     

泥沙传输方程广义初边值问题的解析解与差分解比较

Cheng提出了泥沙传输问题的广义底边界条件并导出了具有复杂形式的解析解 ,解析解的求解过程中还需求解两个超越方程。本文一方面分析了解析解的复杂性 ,简化了超越方程根的搜索区间 ,另一方面 ,通过数值试验 ,得到了一类稳定的差分格式 ,格式参数为 0 .48≤Θ ≤ 1 ,数值例子表明 :对于稳定的差分格式 ,差分数值解具有很好的逼近效果。     

一类非线性类薛定谔方程的有限差分格式

给出了一类非线性类薛定谔方程的有限差分格式,推导了这类非线性类薛定谔方程的积分形式,并得到积分形式下系统的2个守恒定理.通过对积分方程离散化,并对系统的守恒量进行有限差分,得到了这类非线性类薛定谔方程的有限差分格式.     

Burgers’方程的守恒律

守恒律历来是物理学研究的中心课题之一.在数学中借助运动常数,对偏微分方程的解作出先验估计,这些估计是方程的解存在性、唯一性及稳定性的核心关键.在计算数学中较好的稳定差分格式,也用到守恒律.在Noether's定理求守恒律的基础上,利用Burgers'方程的对称群构造出相关的伴随因子得出了Burgers'方程的一类守恒律.     

三维超声速隔离段湍流内流场旋涡结构的数值模拟

从基于雷诺平均的N S方程出发 ,采用有限体积方法离散控制方程 ,数值模拟了三维超声速隔离段湍流内流场。计算中采用了二阶OC TVD差分格式、LU隐式算法和Baldwin Lomax代数湍流模型。数值结果与实验做了对比 ,并结合隔离段中的激波串结构分析了其横截面上旋涡结构的发展过程及不同外形条件下旋涡的不同结构。计算结果表明采用本文发展的方法模拟隔离段湍流流场是可行的 ,截面为正方形与长方形的隔离段内的涡旋结构截然不同     

用动网格法计算理想平板的颤振导数

提出了一种数值模拟振动的理想平板绕流场 ,并提取其气动导数的方法。时间相关的不可压N S方程采用Projetion 2格式解耦 ,关于中间速度的动量方程的时间和空间离散采用二阶半隐格式 ,压力Possion方程迭代用多层网格法加速收敛。分别计算平板作竖向强迫振动或扭转强迫振动的气动力 ,用动网格法考虑平板和气流的耦合作用。由计算得到的气动力用最小二乘法确定 8个气动导数。计算结果和理想平板的Theodorsen理论值有较好的一致性     

原始变量守恒形式控制方程的时间准确性分析

基于压力、速度和温度的原始变量为自变量的守恒形式的控制方程可应用于定常流动问题，但是在求解非定常问题，例如某一典型激波管问题时，激波后温度出现过冲现象，即使通过细化网格、提高空间格式精度或者换用其他通量格式仍不能消除，这表明误差可能来自该方法本身。采用一维Euler方程对该方法进行数值分析。分析结果表明，数值误差来自时间项。通过构造相应的双时间步方程，虚拟时间项采用原始变量，而物理时间项采用守恒变量，并在两个相邻物理时间步内作为定常问题求解，可以收敛到相应的守恒形式，消除上述误差，得到准确的非定常数值解。     

时域磁场积分方程迭代求解

利用时间步进算法(MOT)求解时域电场积分方程解决导体目标瞬态散射问题时,其计算结果不稳定,会发生后期震荡现象。通过对时域磁场积分方程显式和隐式方案的分析,推导出一种隐式的迭代方案,它不但易于实现,而且数值结果表明这种时域磁场积分方程MOT迭代方案比时域电场积分方程MOT具有更好的稳定性,延缓了后期震荡效应。     

飞船轴对称热化学非平衡流场数值求解

本文从轴对称热化学非平衡Ｎ－Ｓ方程出发,利用时间相关法,采用双温度、七组元反应气体模型,利用隐式ＮＮＤ有限差分格式和时间预处理技术数值求解了ＦＩＲＥＩ飞船热化学非平衡流场,得到了较为准确的结果,并分析了热力非平衡对流场的影响。     

金属热防护系统瞬态热分析的并联一维模型

建立了可重复使用运载器金属热防护系统瞬态热分析的并联一维模型.根据热防护系统的结构特点划分了多条热流通路,将各热流通路离散化后给出了单条通路瞬态传热的隐式差分格式,采用热平衡法推导了串、并联两种类型公共节点的局部控制方程,并给出了传热问题中常见边界条件的统一表达式,最终形成了总体控制方程.通过数值计算获得了热防护系统瞬态温度场.计算结果表明:采用并联一维模型可以更真实、更准确地反映热防护系统的传热过程,对于热防护系统结构优化设计有较高的参考价值.     

人工粘性法数值解一维 BURGERS 方程

本文通过对Brailovskaya格式的截断误差分析,对该格式作了人工粘性项修正。进行了数值实验,与文献[2]中所研究的几种格式作了比较。说明在计算精度和收敛速度等方面都较原格式为好。本文通过数值实验,进一步研究了隐式分裂格式,找到了较佳计算参量。     

塞式喷管高度特性的 CFD 研究

采用NND2M差分格式 ,从考虑k-ε湍流模型的理想气体三维薄层近似NS方程出发 ,对塞式喷管内外流场以及比冲随高度变化特性进行了数值研究 ,得到了较为准确的结果。计算表明 ,塞式喷管的低空性能明显优于传统喷管 ,NND2M差分格式及相应计算软件适合于模拟复杂喷流流场 ,可用于塞式喷管发动机的研究中。     

常微分方程的不动点迭代格式

在常微分方程的数值解法中,Euler的隐式格式稳定性较好,但由于它为隐式,因而给计算带来了极大地不方便。为了解决此问题,本文给出了一种数值解法———常微分方程的不动点迭代格式。     

常微分方程的割线迭代格式

在常微分方程的数值解法中，Euler的隐式格式稳定性较好，但由于它为隐式，因而给计算带来了极大地不方便。为了解决此问题，本文给出了一种数值解法——常微分方程的割线迭代格式。     

管道热边界层方程的迎风有限元分析

对于管道热边界层方程,除了采用动量积分方法求得理论解析解外,也可以用数值方法求解,如有限差分、有限体积、有限元等方法.理论解析解是采用一定的简化并忽略若干项之后得到的,因此,也只是一种近似解,数值解可以考虑完整的方程和各种边界条件,因而其解较为全面.采用伽辽金有限元方法求解,管道热边界层方程为标准的对流扩散方程,当对流项较强时,需要采用迎风方法,因而也给出了迎风有限元方法的模型.     

超声速扩压器中激波串结构的数值模拟

通过求解由BL湍流模型封闭的二维、轴对称及三维雷诺平均N S方程 ,数值模拟了等截面超声速扩压器中由激波 /附面层干扰诱导的复杂流场 ,比较了二维直管、圆截面直管及三维矩形截面直管中的流场特性、激波串长度及压强恢复程度。在来流马赫数为 3 0的二维直管计算中 ,采用四步Runge Kutta显式方法数值仿真了激波串自激振荡过程 ,并与实验结果作了对比分析     

三维高超音速干扰流场数值模拟与实验验证

采用Osher Chakraverthy的TVD格式、Baldwin Lomax湍流模型和LU SSOR隐式方法求解了完全NS方程 ,数值模拟了三维高超音速绕流与横向喷流干扰流场。并在高超音速炮风洞中开展了喷流实验研究 ,对该喷流流场的数值计算结果进行实验验证     

多波长相关性技术在激光大气通信中的应用

利用激光通信距离方程和多波长激光大气传输反演技术,计算分析了多波长激光在不同气象条件下对目标的最大通信距离,提出了一种用于求解通信距离隐函数方程的新算法.该算法在求解通信距离隐函数方程时,明确了不同工作波长激光的大气透过率是距离的函数;然后,利用神经网络反演模型计算得到多波长激光大气消光系数,并代入隐函数方程进行线性插值和迭代求解;最后,采用简化的数值计算方法对迭代初值进行预测.仿真结果分析表明:该算法能够快速地得到精确数值解.