高超声速乘波飞行器三维流场的并行数值模拟

针对高超声速乘波飞行器三维绕流流场,在基于LINUX+MPI系统的分布式并行计算平台上,并行求解了三维雷诺平均的N-S方程。并行数值方法采用的是有限体积方法(FVM)、OC-TVD差分格式、B-L代数湍流模型及流场分区的并行方法。计算结果表明,所采用的并行数值模拟方法能够求解包含强激波的流场,激波穿越区域边界时无断层、错位等通量不守恒的现象。并行计算效率高,8个处理机计算时的并行加速比达到了6 8。     

高焓高压空气加热器壁面传热过程数值计算

以一种高焓高压空气加热器为研究对象,对其冷却通道的流动和传热进行了三维数值仿真,冷却剂采用液态水,燃烧室和喷管分别采用不同的壁面材料,考虑壁面材料物性随温度的变化,并通过加热器热试验证了数值仿真结果的正确性。在此基础上,对比分析了气体辐射、冷却通道结构以及冷却水的流动方式对壁面换热的影响。结果表明:气体辐射对加热器燃烧室段壁面换热影响较大,对喷管壁面换热无明显的影响。在传热计算中,忽略气体辐射会引起较大的误差;冷却通道数和宽度存在最优组合,使得壁面换热量最大。冷却水的流动方式对燃气侧壁面温度影响较小,但对冷却液侧壁面温度的影响较大。     

土体泊松比对压入管桩单桩挤土位移场的影响

基于ABAQUS有限元软件,采用主从接触算法模拟桩-土相互作用、修正剑桥模型作为土体本构模型,通过在桩顶施加竖向位移荷载以及合适的网格划分技术建立了较为符合压入管桩压桩实际的有限元模型。利用得到的有限元模型模拟了压入管桩压桩产生的挤土位移场,对不同泊松比时压入管桩单桩挤土位移场进行了对比分析。结果表明:不同泊松比时竖向和水平挤土位移场沿深度方向和径向的分布规律趋于一致;土体泊松比的变化会对压入管桩压桩产生的竖向和水平挤土位移场产生较大影响;泊松比越大,压桩产生的竖向和水平挤土位移越大。     

土中爆炸对埋地管线冲击作用的数值模拟分析

为了研究土中爆炸作用下埋地管线的安全问题,利用AUTODYN-2D、AU?TODYN-3D程序,采用程序提供的流固耦合功能和网格映射功能,对爆炸地冲击作用下埋地管线的变形和破坏问题进行了数值模拟分析,得到不同爆心间距管线的应力峰值.将模拟计算结果和理论计算结果进行了对比分析,结果表明:模拟计算值与TM5-855-1手册理论计算值比较吻合,表明采用数值模拟方法分析爆炸地冲击对埋地管线的作用是可行的,计算结果对地下爆破的安全施工和埋地管线的安全运行具有参考价值.     

“化四个象限积分为一个象限积分”在营射击效率计算中的应用

讨论了营集火一距离射击的射击效率计算过程,给出了射击效率计算中对炮单独误差、连单独误差和营共同误差的积分在第一象限的积分表示.分析了在第一象限对单炮误差、连单独误差和营共同误差进行积分的有限区域,给出了营集火一距离射击效率计算的算例.从算例的计算结果分析,得出结论为:营集火射向一距离射击效率计算的计算间隔取H=0.6或H=0.8是合适的.     

运送有毒物泄漏造成水体污染的扩散模型及求解方法研究

运送有毒物发生交通事故,导致有毒物泄漏引发水体污染,会造成严重影响。在分析污染事故的特点、危害的基础上,根据水力学及污染物的迁移转化规律,建立了有毒物泄漏水体后的转移弥散模型,即将控制水流的圣维南方程和描述有毒物迁移的对流弥散方程进行耦合。运用低数值耗散的半离散中心迎风格式求解方程,其结果可以预测污染河段长度和延续时间。最后,通过实例进行了模拟计算。     

基于流体体积模型的双层油罐渗漏数值模拟

为了对钢制强化玻璃纤维制双层油罐贯通间隙空间进行优化设计,针对目前市场上主流双层油罐间隙空间的结构特点,应用计算流体力学数值模拟软件CFD,基于多相流流体体积模型,对双层油罐内罐发生渗漏后渗漏液体在贯通间隙空间的流动特点进行模拟计算。计算结果表明：液体在间隙空间流动时,其表面力对流动的影响占支配作用,体积力的作用可以忽略;当间隙垫片之间的距离≥0.8 mm,其对液体流动的阻碍作用开始减弱;主流双层油罐间隙空间的设计不合理,无法将油罐渗漏液体尽快引流到间隙底部。最后,根据液体在间隙空间的流动特点,对双层油罐间隙空间的设计提出了改进措施。     

分段计算方法在模拟爆炸应力波传播中的运用

针对爆炸加载下岩石响应的不同特点以及动力有限元和传统地震波模拟方法的局限性,提出了一种分段计算的数值模拟方法.该方法在空间上将所模拟的区域划分为非弹性段和弹性段,非弹性段内采用动力有限元计算方法,弹性段内采用传统的地震波方法,不同段之间以节点位移为边界条件.不同算法的数值模拟结果验证了分段计算方法用于模拟爆炸荷载产生地震波的有效性和正确性.     

水力旋流器湍流场数值模拟

应用CFD软件FLUENT对水力旋流器进行三维数值模拟，并对网格生成技术、湍流模型、离散方法及边界条件等问题进行了探讨。数值模拟所获得的轴截面上的压力场和速度分布规律与前人的研究结果基本吻合，验证了数值模拟的可行性。为进一步研究水力旋流器的结构优化和分离性能预测提供参考。     

外挂式导弹机弹分离气动干扰特性研究

以经典的机翼/挂架/导弹组合模型为例,采用重叠网格软件系统和计算流体力学技术,从机弹干扰工况简化和气动干扰特性影响因素分析两个方面对外挂式导弹机弹分离气动干扰特性进行研究。导弹分离轨迹参数和气动干扰系数的数值预示结果与捕获轨迹试验结果吻合,表明该计算方法能有效预测机弹分离轨迹和分析导弹与载机间复杂气动干扰现象。根据计算流体力学结果,从马赫数、机翼攻角、导弹攻角等方面,给出导弹在不同分离工况下的气动干扰规律,并采用增量系数法对缺失工况进行一阶外插处理的气动干扰数据外推方法,可应用于机载外挂空基武器的机弹分离轨迹预示和气动干扰特性设计中,具有重要的工程应用价值。