非定常

摘要： 采用基于SST κ-ω湍流模型的延迟分离涡方法,对横风下升弓和降弓状态下高速列车受电弓运行进行了模拟,并对受电弓及各部分构件附近的非定常流场结构、气动力特性进行了研究。数值计算所得气动力系数与风洞试验结果进行比较,二者吻合较好,最大相差在10%以下。分析结果表明:降弓状态下弓头、上框架、下臂杆所引起的旋涡和基座所引起的旋涡融合在一起,使受电弓的非定常气动特性更加明显;降弓状态下基座附近的涡量强度比升弓状态更大,降弓状态下上框架和下臂杆位于弓头和基座所形成的空腔内,受到的压力减小,气动力系数也大幅度减小。

摘要： 空空导弹作为现代空战的主要攻击手段,要求比目标飞机更高的机动性和敏捷性.新型空空导弹在面对新一代飞机时必须具备全方位攻击能力,尤其对来自后方目标的威胁,则需要更高转弯率和更大机动包络线的航向反转机动等先进高效机动方法.为了保证高效机动的顺利完成,要求导弹在超大攻角(α=0°~180°)范围内具有飞行和机动控制能力.以往对超大攻角流动的观测和研究大多集中在α=40°~60°范围内,最大角度不超过90°.本文采用数值模拟(delayed detached eddy simulation,DDES)与风洞试验(油流显示试验)结合的方法,研究了细长体亚声速下(Ma=0.6)攻角α=0°~180°范围内的瞬时流动特性以及非定常特性.研究表明,数值模拟与油流显示试验获得的物面流线吻合较好,在攻角α=0°~90°范围内,细长体背风侧流动主要为圆柱段引起的集中涡主导,体现为非对称、非定常和涡脱落等流动现象;在攻角α=90°~180°范围内,这时细长体底部朝前,由此带来较大的回流区,回流区内存在较多小尺度旋涡相互作用干扰,随着流动逐渐沿轴向向后发展,背风侧流动逐渐以非对称涡流动为主导.非对称旋涡诱导的物面压力脉动频率St范围St=0.19~0.33,底部回流区诱导的物面压力脉动St范围为St=1.55~1.64.

摘要： 为研究新型的舵前轮缘泵喷推进器的减振降噪效果,采用结构化网格和基于SST k-ω模型的DES模型,对舵前轮缘泵喷推进器的非定常水动力进行了计算,总结了该新型推进器的轴承力特性。先通过采用不同的边界层厚度和网格数量进行计算,总结得到了合适的数值计算方法。再通过分析舵对常规泵喷推进器的转子盘面流场和转子轴承力的影响,证明了舵的存在会增大常规泵喷推进器转子盘面流场的不均匀性和转子轴承力的幅值。最后计算了不同定子布置方式和转子叶数的舵前轮缘泵喷推进器的轴承力,结果表明该新型泵喷推进器能够有效减小轴承力。该研究结果可为进一步降低推进器的噪声提供技术支持。

摘要： 为了明确高速燃油离心泵在汽液比变化下流场的非定常特性,以设计流量和小流量工况为例进行内流场数值模拟,重点分析叶轮流道内的非定常流动特点及压力脉动时频特性.给出汽液比与进口压力的映射关系以确定仿真边界,并对网格模型、仿真步长进行相关性检验.将仿真与试验结果对比,以验证仿真方法的有效性.随后,基于压力等值线和湍动能等分布结果分析其非定常流动特点,并利用快速Fourier变换对叶轮进口、出口的压力脉动进行时频特性转换.研究结果表明,在燃油饱和状态条件下,叶轮流道内的流动相对稳定,压力幅值主频为转频.随着汽液比的增加,叶轮进口产生了低压区且面积明显扩大,叶轮出口出现了不同程度的尾迹流,相同区域内的湍动能耗散率同样表现最为强烈.另一方面,随着汽液比的增加,叶轮进口压力逐渐降低,在设计流量下,微小的压力幅值主频为转频,而小流量下出现了其他倍频.同时,叶轮出口的尾迹流并未严重影响各监测点的压力幅值主频,此处压力幅值主频仍为转频.

摘要： 本文基于指数变换与逆变换推导出了一维非定常对流扩散方程的紧致差分格式.首先引入变换将非定常对流扩散方程转化为含源项扩散方程,其次利用紧致差分法求解,该时间方向具有二阶精度,空间方向具有四阶精度.最后通过分析方法给出格式的稳定性分析,并用数值算例验证了格式的精确性和可靠性.

摘要： 通过CFD数值模拟分析某战术导弹舵面高频抖动机理。该导弹采用正常式气动布局,舵面靠近弹尾,发动机喷管位于弹体底部中央。在亚音速飞行试验中,固体发动机工作结束时,舵面出现异常高频抖动现象,机理不明。数值模拟分析结果表明:发动机工作结束时,弹体底部非定常分离流动随着发动机尾喷流减弱而增强,舵面在弹体底部非定常气动力激励下高频抖动。

摘要： 喷嘴作为高压水射流的关键部件,其结构和工作参数对高压水喷射反推性能具有重要影响。以圆柱、圆锥和余弦三种不同结构喷嘴为研究对象,基于CFD对定容积下不同结构喷嘴的高压水非定常喷射过程进行数值模拟,对比分析了不同结构喷嘴的射流反推特性,系统研究了充气压力、出口直径对喷嘴非定常喷射速度和反推力的影响规律。结果表明:相比圆柱喷嘴,圆锥喷嘴和余弦喷嘴的射流反推性能更好,同等条件下余弦喷嘴的喷射反推力要比圆锥喷嘴高17%左右;提高充气压力将会缩短喷射时间,显著增大高压水喷射的速度和反推力;喷嘴出口直径的改变对喷嘴最大射流速度的影响不大,但会显著缩短喷射时间,并有助于提高喷嘴的喷射反推力。上述研究为高压水喷射反推的技术应用提供借鉴。

摘要： 双吸离心泵广泛应用于黄河沿岸的泵站中,其主要部件叶轮普遍存在磨损问题。叶轮是高速旋转的部件,存在动静干涉作用,导致叶轮内的磨损特性是非定常的。采用欧拉欧拉方法对双吸离心泵进行固液两相流非定常计算,分析了不同工况下,叶轮壁面上的磨损率、冲击角、固相体积分数和速度的非定常特性。结果表明,叶轮表面磨损率、冲击角、固相体积分数和速度均具有周期性,等于叶轮旋转周期;定常计算的磨损率远小于非定常结果,定常计算不能准确预测磨损率。磨损最大部位为叶片头部和尾部。冲击角对磨损损失具有增强或减弱的作用,冲击角脉动曲线与磨损率脉动曲线相似。固相体积分数对磨损脉动特性影响较小,对磨损率有所影响。固相速度对磨损率影响显著。

摘要： 吸声材料吸声、穿孔板吸声、阻抗复合吸声等被动吸声方法无法根据噪声频率的改变而对其吸声系数进行相应调整。为解决此问题,提出通过向消声器内部引入定量气流来调节吸声系数的主动吸声方法。首先通过一个驱动装置对穿孔板背后空腔的容积进行调整,使穿孔板先达到共振状态,然后在穿孔板背后的空腔内引入定量的气流,使引入的气流与排气气流在穿孔板背后的空腔内形成复合流场,在复合流场中,声波与气流的相互作用会产生非定常的脱落涡环现象,引起能量的转换和改变消声器内壁的阻抗性质,从而改变消声器的吸声系数。实验结果表明:提出的方法可在噪声频率不断改变的情况下有效地对吸声系数进行相应调整,使吸声系数始终维持在最大值。

摘要： 基于有限差分法开发了高超声速流动与换热问题气热耦合仿真求解器,运用该求解器对三种典型高超声速流动与换热问题开展了仿真研究,得到了相应的气动参数、热流密度分布.高超声速后台阶的存在使表面气动参数、热流分布不再连续;随着缝深的提高,缝隙局部流速迅速降低,对流换热效应减弱;高超声速无限长圆管绕流中,边界层外部区域气动参数随时间变化不大,边界层内存在较大的温度梯度,壁面温度随时间升高.三个算例的仿真结果均与试验测量值进行了对比,验证了所开发的求解器的计算能力.

摘要： 飞行器绕流边界运动时的全局力对于飞行安全具有重要意义，本文通过风洞实验对其进行了研究。结果表明：非定常升力系数曲线在相应的准定常升力系数曲线周围形成滞回环；变后掠速率越快，滞回环越大；滞回环“中心线”与准定常曲线形成夹角．这些现象的机理在于流场迟滞位移效应．附加运动速度效应、粘性牵连加速效应。

摘要： 为了研究跨声速轴流压气机叶顶泄漏流动对其稳定性的影响,对跨声速轴流压气机转子NASARotor37 进行了数值计算.分析了近失速点工况下叶顶泄漏流动的非定常特征,通过对比不同工况点下叶顶区域的流场特点,研究了泄漏流对稳定性的影响,结果表明,叶顶泄漏流表现出50%左右BPF 波动频率,随着流量进一步减少,主流与泄漏流交界面前移,使得泄漏流从前缘溢出.

摘要： 本文采用基于滑移网格技术的CFD方法对某达里厄型垂直轴风力机气动性能进行了非定常数值模拟.研究了不同尖速比下风轮的气动性能及一个周期内单个叶片法向力、切向力系数随方位角的变化规律,并与实验数据进行对比;分析了不同尖速比下,攻角随方位角的变化规律;给出了一个周期内,单个叶片周围的涡量场和流线分布.结果表明该方法能够模拟垂直轴风力机的气动性能并有效反应其运行时的流场状况,为工程设计提供依据.

摘要： 对某一带导叶间隙的向心涡轮内部流场进行非定常模拟研究，详细描述了叶间隙泄漏涡在级内的形成、发展与传播过程，以及在向下游传递过程中与动叶间隙之间的掺混。研究表明，上游导叶间隙泄漏涡、尾迹涡以及动叶入口由于冲角带来的叶尖分离泡构成了动叶入口涡系，随着工质在涡轮流道内部流动，涡系与动叶叶顶间隙泄漏流相互掺混合并，在叶轮轮盖附近形成高强度涡区，造成新的附加损失。上游间隙泄漏涡在动叶内部的影响主要集中在径向部分。当动叶流道从径向转为轴向时，流道内部的通道涡占主导，集中在吸力面侧靠近机匣部分，形成高损失区域。

摘要： 本论文针对低速不可压条件下滑动蒙皮方式变后掠过程中非定常动态气动特性开展了三方面的研究工作：1)飞行器变形过程中非定常动态气动特性风洞试验技术研究;2)变形过程中滞回效应研究和机理分析;3)基于风洞试验结果开展变形过程中非定常动态气动力线性建模。初步研究表明：1)采用强迫振荡法可以有效的获取变形过程中非定常动态气动力滞回效应;2)造成变形过程中气动滞回效应的机理有两个“动边界效应”和“流场结构滞回效应”，造成本论文中滞回效应的机理可能主要在于后者;3)引入升力系数和俯仰力矩系数随后掠角变化率的动导数概念，可以建立变形过程中非定常动态气动力线性模型。

摘要： 基于Mixture多相流模型和RNG k-ε湍流模型，应用FLUENT软件对双流道泵内固液两相流进行了非定常数值模拟，并将计算结果与清水工况下的模拟结果进行比较。结果表明：在不同时刻，双流道泵内的静压分布和绝对速度分布规律相似；叶轮压力面和吸力面上的压力值均随时间变化出现波动；叶轮流道内的固体颗粒主要集中在轴端螺母处和靠近叶片出口的区域；扬程和效率随时间呈现周期性的变化。研究结果为双流道泵的性能预测和优化提供了一定的理论基础。

摘要： 基于带有叶轮转子的双吸叶轮的概念,设计了一种新型无轴双吸式超小型泵.为了研究超小型泵的水力性能和溶血性能,对设计工况下微型泵进行了三维非定常数值模拟.同时考虑作为人类心脏用时的搏动流工况,以此为边界条件计算分析了搏动流工况下的内部流场的速度、压力和壁面剪切应力分布以及对泵运行稳定性的影响.数值计算结果表明,搏动流工况下,实现泵流量与扬程的波动输出,与非搏动流相比,其压力稳定性较差.该结果为超小型泵在人工心脏、人工透析等现代机械辅助系统的应用提供有益的参考.

摘要： 多年来进气畸变问题一直是压气机稳定性研究的热点，但是其对压气机内部流动的影响机理仍然未能清晰。本文以某型超声速压气机为研究对象，研究进口周向总压畸变及等面积插板总压畸变条件下压气机的性能变化。在软件无关性和网格无关性得到验证的基础上，重点分析了不同形式总压畸变对压气机总体性能参数的影响规律，并详细探究了非定常不同状态流道的流动损失。结果表明，畸变会引起压气机流量和效率的降低，但不同畸变形式降低的程度不同。与插板畸变相比，90°周向畸变的效率略高，而质量流量却偏低。

摘要： 本文以某型超声速压气机为研究对象，重点探究进口插板总压畸变及等面积周向总压畸变条件下压气机的内流场变化。采用标记流道的方法，着重分析了动叶叶顶处的流场对于畸变的动态响应。结果表明，畸变来流对动叶流道内流场的影响主要体现在激波上，激波的数目、位置和强度都会随着标记流道位置的变化而变化；畸变来流对静叶流道内流场的影响主要体现在流动分离上。畸变来流引起静叶进口攻角周向和径向分布不均，引起流道内气流分离，且分离结构与流道相对畸变的周向位置密切相关。

摘要： 本文以某型超声速压气机为研究对象，重点探究进口插板总压畸变及等面积周向总压畸变条件下压气机的内流场变化。采用标记流道的方法，着重分析了动叶叶顶处的流场对于畸变的动态响应。结果表明，畸变来流对动叶流道内流场的影响主要体现在激波上，激波的数目、位置和强度都会随着标记流道位置的变化而变化；畸变来流对静叶流道内流场的影响主要体现在流动分离上。畸变来流引起静叶进口攻角周向和径向分布不均，引起流道内气流分离，且分离结构与流道相对畸变的周向位置密切相关。

摘要： 本发明公开的一种定常与非定常混合风能资源评估方法及系统，属于新能源发电技术领域。本发明通过将地形复杂度作为评价指标，对风电场场区进行分类，对简单地形风电场采用定常数值模拟方法，对复杂地形采用非定常数值模拟方法，有效提高了风资源评估方法的效率、鲁棒性和精度。采用本发明公开的风资源评估方法，在地形简单的情况下，定常模拟方法能有效提高风资源评估的效率；若地形较为复杂，切换至非定常方法进行风资源评估，能较好地捕捉风电场局部的流动分离，改善数值模拟的收敛效果和数值精度。

摘要： 本发明涉及一种基于Spectral/hp型有限元法求解二维非定常或定常对流扩散方程的计算方法，属于计算流体力学技术领域。分析二维非定常或定常对流扩散方程问题的控制方程；对二维非定常或定常对流扩散方程模型参数设置；根据Spectral/hp型有限元法的数学计算公式，引入二维非定常或定常对流扩散方程相关变量的数值，导入对二维非定常或定常对流扩散方程进行数值计算，求解完毕即可进行可视化处理和误差分析后处理得到数值模拟的L2范数和L∞范数误差；根据得到的误差分析后处理得到数值模拟的L2范数和L∞范数误差分别绘制出了速度u的p收敛和h收敛曲线图。本发明较使用其他方法所得结果精度更高的数值解。

摘要： 本发明提供一种基于非定常欧拉两相流的多步长结冰计算方法和系统，其中方法包括获取空气流场初始条件和水滴场初始条件；构建基于任意物体几何模型生成的计算网格；将总结冰时间均匀划分为多个结冰时间步长；计算每个结冰时间步长内空气流场的非定常数值；计算每个结冰时间步长内水滴场的非定常数值；计算当前结冰时间步长的结冰外形；采用动网格技术重构计算网格；将计算网格重构前的空气流场和水滴场瞬态结果插值赋值给重构后的计算网格；总结冰时间结束，得到最终结冰计算结果。本发明符合结冰后的非定常效应，改进水滴场控制方程组且使用有保正性质的HLLC格式，改进了结冰计算流程无需假设初始水膜高度和结冰厚度，求解更稳定更准确。

摘要： 本发明公开了一种水平轴潮流能水轮机叶片非定常特性预测方法，包括：1)获取叶片型线参数，包括弦长分布、节距角分布和厚度分布；2)将叶片分为多个叶素，计算每个叶素的静态参数和动态参数；3)在均匀来流的基础上，叠加幂次定律合成的剪切流、利用Stokes波浪理论合成的波浪和利用湍流谱方式合成的湍流，得到合成的入流；4)将L‑B动态失速模型、合成的入流与稳态叶素动量理论模型三者耦合，形成瞬态叶素动量理论模型，并通过循环计算每个叶素受到的非定常力和力矩，然后沿径向积分得到叶片受到的非定常特性。本发明提出的预测方法可以综合考虑实际入流、叶片厚度、动态失速和三维旋转增强效应，预测结果能更接近实际。

摘要： 本发明属于透平设备技术领域，提供了一种非定常附面层流道复合叶片式透平，包括转子组件、设置在转子组件外的壳体组件以及与转子组件传动连接的动力输出轴，转子组件包括：惯性轮，两个惯性轮相对设置，且在两个惯性轮的相对的一侧形成有流道，壳体组件包括：中间壳体，中间壳体同轴套设在转子组件的外围，中间壳体上同轴设置有环形喷嘴室，环形喷嘴室的内侧呈圆环阵列设置有多个喷孔、外侧设置有进气口；以及盖体，两个盖体分别设置在中间壳体的两侧，且两个盖体的相对的一侧与两个惯性轮保持密封，两个盖体上设置有出气口，出气口与流道连通。本发明所提供的非定常附面层流道复合叶片式透平，功率和效率较高，且结构简单。

摘要： 本发明公开了一种考虑非定常摩擦模型的自由表面瞬态流的FVM模拟方法，包括如下步骤：构建包含布鲁诺非定常摩擦模型的管道自由表面瞬态流动控制方程；根据有限体积法的计算特性，将计算区域进行网格划分；采用有限体积法计算包含了布鲁诺非定常摩擦模型的自由表面流动；进行模型评价验证。本发明利用改进的布鲁诺非定常摩擦模型的FVM来模拟管道自由表面瞬变问题，能够解决现存特征线MOC格式中存在的质量不守恒、库朗特数小于1.0时模拟耗散大以及恒定摩擦模型不精确的问题，同时也能达到更高的精度，以达到实际系统中能实时准确模拟，对于实际管道系统的实时控制模拟的精度、稳定性以及效率具有重要意义。

摘要： 本发明公开了一种非定常流固耦合多相渗流模型构建方法，包括根据岩心尺度孔隙网络结合非定常流动模型分析流体在孔喉通道中的非定常流动，获得圆形管束中流体轴向速度分布，分别构建非定常单相液体流固耦合渗流数学模型和非定常单相气体流固耦合渗流数学模型；利用非定常单相液体流固耦合渗流数学模型和非定常单相气体流固耦合渗流数学模型，结合孔隙网络模型中混合流体的特性参数构建非混相驱替过程下的流固耦合多相渗流数学模型，将岩心数字化孔隙网络模型与非定常流固耦合多相渗流数值模拟方法结合，进行岩心流固耦合渗流模拟。本发明可模拟再现室内岩心流动实验过程，实现室内岩心的数字化单相和多相流固耦合渗流模拟分析与测试。

摘要： 本申请公开了用于SWTBLI非定常特性研究的实验系统及方法，所述实验系统包括实验测试段和超高帧频流场测量系统，所述超高帧频流场测量系统包括多腔激光器、阵列CCD相机、同步控制器、光电信号采集及数据处理装置、纳米粒子发生器。本申请使一定入射激波强度范围内SWTBLI过程的序列精细流动结构图像、壁面压力分布可测，可实现对激波诱导分离位置及分离区大小进行吹吸流动控制，从而增强或减弱分离区大小，改变激波对边界层的作用，并且通过图像可以分析干扰区域分离泡等大尺度结构的特征时间尺度及特征频率，有利于开展SWTBLI流动结构时间演化过程及非定常运动特性等的实验研究，填补了国内目前没有基于图像、压力及吹吸流动控制同步开展SWTBLI非定常特性分析的空白。

摘要： 本发明提供了一种非定常气动力计算精度评估及修正方法，包括：建立全飞行器动力学模型和全飞行器气动力网格模型；构建飞行器转动刚体模态振型和操纵面偏转刚体模态振型；将模态振型插值到全飞行器气动力网格模型中；计算获取各个通道的非定常气动力矩；基于操纵面测力风洞试验数据，计算获取各个通道的控制力矩；根据各个通道的非定常气动力矩和控制力矩计算获取各个通道的非定常气动力精度评估值；将各个通道的非定常气动力精度评估值分别与设定的对应通道的气动力精度评估阈值范围进行比较，根据精度评估值实现精度修正。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中非定常气动力由于无法通过试验测量数据校验而难以评估精度的技术问题。

摘要： 本发明涉及导弹非线性非定常气动特性LS‑SVM建模方法，该方法将导弹气动力分解为静态气动力与动态运动产生的气动力增量之和，采用LS‑SVM建模方法建立动态气动力增量模型，其中用有限采样点近似描述运动历程，以反映运动历程对气动特性的影响；采用奇异值分解方法求解LS‑SVM的线性方程组，进行模型训练；采用训练‑校验方法确定罚因子和核宽度，以提高LS‑SVM模型的泛化性能。目的在于提供一种基于机器学习的导弹大攻角机动气动力建模方法。