RANS方程

摘要： 采用一方程S-A模型(Spalart-Allmaras模型)封闭雷诺时均N-S方程(RANS方程)进行湍流数值计算,可以减少方程求解数量,节约计算时间。本文对其进行了有限元数值算法研究,首先通过沿流线坐标变换,得到无对流项RANS方程,并引入三阶Runge-Kutta法对其进行时间离散;然后利用沿流线的Taylor展开解决坐标变换带来的网格更新的困难;最后采用Galerkin法进行空间离散,得到湍流模型的有限元算法。基于方柱绕流和覆冰输电线绕流模型,与试验结果进行对比,验证了该算法的有效性,与一阶数值算法相比,该算法在精度和收敛性方面更具优势。

摘要： 大型邮轮是一种大尺度、高附加值船型,近年来得到越来越多的研究与开发.由于大型邮轮经常航行于港口、沿岸等繁忙水域,研究其与其他船舶的水动力相互作用,对保证其航行安全至关重要.以一艘大型邮轮和一艘KCS集装箱船为研究对象,通过求解非定常RANS方程,在模型尺度下预报了两船在深水、浅水中不同纵向位置、不同横向位置以及不同航速下的水动力特性,确定了两船之间水动力相互作用的变化情况.结果表明,不同的相对位置和航速均对两船的横向力和转首力矩有明显影响,浅水下两船的相互作用更加明显,且KCS船更易受到船-船相互作用的影响.

摘要： 基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程建立了适用于共轴刚性旋翼悬停和前飞流场计算的数值模拟方法,采用运动嵌套网格技术计入旋翼复杂运动,通过对试验模型的计算对比验证了方法的准确性.采用共轴刚性旋翼配平作为计算输入,对旋翼气动干扰特性进行计算分析,并研究了旋翼间距、相遇方位角对气动干扰特性的影响.结果表明:共轴刚性旋翼流场存在强烈的桨涡干扰现象,上下旋翼相遇过程会发生"载荷效应"和"厚度效应",造成拉力周期性波动;随前飞速度增加,旋翼间非定常效应减弱,旋翼升阻比先增大后减小,共轴刚性旋翼升力偏置量增大;小的旋翼间距会加剧双旋翼间气动干扰,随间距增大,上旋翼拉力和悬停效率增加,下旋翼无明显变化;旋翼中高速度前飞流场中相遇角22.5°较0°相遇角拉力幅值降低,拉力波动1/2峰峰值降低一半,拉力的4Ω幅值明显降低,旋翼拉力波动周期从4/Rev变为8/Rev.

摘要： 共轴刚性旋翼直升机在高速飞行时,桨毂流动复杂、分离强、阻力大.为明晰其阻力特性和流动机理,采用CFD方法针对已完成风洞试验的共轴桨毂组合模型进行数值模拟研究,获得了桨毂组合模型各单独部件的阻力、表面流动和空间流场特征,阐明了产生阻力最大的部件和影响阻力的主要因素,揭示了中间轴整流罩和塔座设计参数的减阻机制.分析结果表明:上、下旋翼桨毂是产生阻力的主要部件;中间轴和塔座的分离尾流对桨毂表面流动产生较大的干扰作用,使桨毂整流罩表面受干扰区域产生气流分离;具有较缓和逆压梯度的中间轴整流罩和塔座能有效减小分离尾流对桨毂整流罩的干扰,从而降低整个共轴桨毂系统的阻力.

摘要： 采用前行桨叶概念(Advancing blade concept,ABC)的共轴刚性旋翼构型的直升机具有高速前飞的能力,然而大前飞速度带来的强桨尖压缩性等影响对桨叶气动外形提出了更高的要求.鉴于此,本文针对共轴刚性旋翼的气动布局进行了优化设计,通过改进桨叶平面外形提升旋翼前飞性能.基于雷诺平均NS(Reynolds-averaged Navier-Stokes,RANS)方程对共轴旋翼流场进行了气动性能数值模拟,在此基础上建立了代理模型结合遗传算法(Genetic algorithm,GA)的高效共轴旋翼气动布局优化方法,以前飞升阻比为目标函数进行优化,得到约束外形下的具有非线性弦长分布、尖削及后掠特征的桨叶外形.试验结果表明优化桨叶相比基准矩形桨叶升阻比得到明显的提升(前进比为0.6状态下升阻比提升约30％),证明了优化的有效性.

摘要： 为探究各向异性海床在波浪作用下的瞬态液化问题,采用有限元法求解RANS(reynolds averaged navier-stokes)方程及k-ε 湍流模型进行数值造波,通过求解Biot多孔弹性方程获得海床瞬态响应,进而建立了波浪-各向异性海床耦合作用的二维数值仿真模型.在完成对新建模型的验证后,基于此模型系统地研究了波浪及海床特性对各向异性海床瞬态液化的影响.研究结果表明:海床瞬态液化深度随波高、周期增大而增大,随海床饱和度增大而减小;当海床垂向渗透系数在一定范围内时,海床最大液化深度随垂向渗透系数增大而减小,超出该范围时,海床垂向渗透系数对海床最大液化深度的影响不明显;海床瞬态液化深度对水平方向渗透系数的改变不敏感.

摘要： 基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和多块对接结构网格技术,采用亚跨超CFD软件平台(TRIP 3.0),研究了共同研究模型(CRM)风洞模型支撑装置对CRM翼/身/架/舱(CRM-WBPN)模型压力分布及气动特性的影响.构造了一个包含小、粗、中、细网格的4套网格,并进行了网格收敛性研究,在升力系数为0.50条件下,开展了固定升力系数下模型支撑对CRM-WBPN模型和CRM-WB模型压力分布及挂架短舱阻力增量的影响,以及不同来流迎角下模型支撑对CRM-WBPN模型气动特性的影响.通过与NASA国家跨声速风洞设备(NTF)试验结果和CRM-WB模型数值模拟结果的对比分析,表明模型支撑对固定升力系数下挂架短舱阻力增量影响较小;在计算构型中考虑模型支撑的影响,引起升力系数和阻力系数下降、俯仰力矩系数增加,数值模拟结果更加接近相应的试验结果.

摘要： 总结了第一届航空可信度研讨会(AeCW-1)的数值模拟结果.AeCW-1会议由中国空气动力学会计算空气动力学专委会主办,并在第一届空气动力学大会上做了专题研讨.本次研讨会吸引了14家单位参与,共提交了26组计算结果.活动的主要目的是针对典型运输机巡航构型,评估国内CFD当前技术状态,探索CFD进一步发展的研究方向,促进CFD验证和确认工作的开展,为大型客机的研制提供技术支撑.AeCW-1选择的研究模型为中国空气动力研究与发展中心(CARDC)设计的单通道运输机模型(CHN-T1),CHN-T1包括机身/机翼/平尾/立尾等部件,分别在CRADC的2.4 m×2.4 m风洞(FL-26)、欧洲的2.4 m×2.0 m风洞中(European Transonic Wind Tunnel,ETW)开展了风洞试验.AeCW-1组委会提供了系列结构网格和非结构网格,研究工况主要包括网格收敛性研究、抖振特性研究、雷诺数影响研究,风洞模型支撑装置和静气动弹性变形对数值模拟结果的影响是重要的研究内容.本文对提交组委会的数值模拟结果进行统计分析,并与FL-26及部分ETW的风洞试验结果进行了对比,对未来的研究工作提出了意见和建议.

摘要： 高可信度计算流体力学(CFD)技术在大型运输机精细化气动设计中发挥着越来越重要的作用.虽然目前基于RANS方程的数值模拟技术已经应用于大型运输机复杂外形的气动性能计算与分析中,但其可信度仍需进一步确认.针对AeCW-1组委会发布的CHN-T1运输机标模,采用基于RANS方程的非结构网格求解器TNS进行了气动性能计算,并与组委会提供的风洞试验结果进行了对比.此外,还研究了网格量和湍流模型等因素对巡航气动特性计算结果的影响,以及支撑干扰和静气弹变形对跨声速抖振特性的影响.结果表明,TNS预测的巡航升阻比及跨声速抖振特性等气动性能与试验值吻合良好,计算结果完全位于试验值误差带内,验证了所采用的非结构网格求解器在大型运输机复杂外形气动力预测中的可靠性.

摘要： 共同研究模型(common research model,CRM)机翼/机身/平尾组合体构型(CRM-WBH)是第4届AIAA阻力预测研讨会(Drag Prediction Workshop IV,DPW IV)选择的基准构型,DPW IV会议的统计分析结果显示计算结果与试验结果之间存在显著差异.采用CFD方法和流固耦合方法数值模拟了带支撑装置的CRM机翼/机身/平尾组合体模型(CRM-WBHS)的气动特性,主要目的是评估支撑装置和静气动弹性变形对CRM-WBH模型气动特性数值模拟结果的影响.通过与CRM-WBH模型CFD数值模拟结果和欧洲ETW风洞(European Transonic Wind Tun-nel)测力、测压和模型变形测量结果的对比分析,表明模型支撑装置导致机翼上翼面激波位置前移,升力系数、阻力系数下降,俯仰力矩系数增加;静气动弹性变形主要影响机翼上表面激波位置和外翼处激波位置前负压,导致升力系数、阻力系数进一步下降,俯仰力矩系数进一步增加.CRM-WBHS模型的流固耦合数值模拟结果更加接近试验结果.

摘要： 本文发展了一种基于结构嵌套网格的旋翼嵌套网格求解技术,并通过数值求解Navier-Stokes方程对旋翼悬停流场绕流进行了数值模拟.挖洞采用洞映射方法通过构建辅助的直角笛卡儿网格,用笛卡儿网格近似物体的挖洞曲面,将点与曲面之间的关系转化为点与笛卡儿网格单元之间的简单关系.在寻点方面,采用ADT树数据结构,使寻点的效率得到了极大的提高.结合嵌套技术以及RANS非定常计算技术,对典型Caradonna悬停以及螺旋桨飞机巡航状态开展了数值模拟研究,实验数据表明,所发展的旋翼嵌套网格求解技术可以满足工程应用精度与,可用于工程数值计算.

摘要： 本文发展了一种基于结构嵌套网格的旋翼嵌套网格求解技术,并通过数值求解Navier-Stokes方程对旋翼悬停流场绕流进行了数值模拟.挖洞采用洞映射方法通过构建辅助的直角笛卡儿网格,用笛卡儿网格近似物体的挖洞曲面,将点与曲面之间的关系转化为点与笛卡儿网格单元之间的简单关系.在寻点方面,采用ADT树数据结构,使寻点的效率得到了极大的提高.结合嵌套技术以及RANS非定常计算技术,对典型Caradonna悬停以及螺旋桨飞机巡航状态开展了数值模拟研究,实验数据表明,所发展的旋翼嵌套网格求解技术可以满足工程应用精度与,可用于工程数值计算.

摘要： 本文发展了一种基于结构嵌套网格的旋翼嵌套网格求解技术,并通过数值求解Navier-Stokes方程对旋翼悬停流场绕流进行了数值模拟.挖洞采用洞映射方法通过构建辅助的直角笛卡儿网格,用笛卡儿网格近似物体的挖洞曲面,将点与曲面之间的关系转化为点与笛卡儿网格单元之间的简单关系.在寻点方面,采用ADT树数据结构,使寻点的效率得到了极大的提高.结合嵌套技术以及RANS非定常计算技术,对典型Caradonna悬停以及螺旋桨飞机巡航状态开展了数值模拟研究,实验数据表明,所发展的旋翼嵌套网格求解技术可以满足工程应用精度与,可用于工程数值计算.

摘要： 本文发展了一种基于结构嵌套网格的旋翼嵌套网格求解技术,并通过数值求解Navier-Stokes方程对旋翼悬停流场绕流进行了数值模拟.挖洞采用洞映射方法通过构建辅助的直角笛卡儿网格,用笛卡儿网格近似物体的挖洞曲面,将点与曲面之间的关系转化为点与笛卡儿网格单元之间的简单关系.在寻点方面,采用ADT树数据结构,使寻点的效率得到了极大的提高.结合嵌套技术以及RANS非定常计算技术,对典型Caradonna悬停以及螺旋桨飞机巡航状态开展了数值模拟研究,实验数据表明,所发展的旋翼嵌套网格求解技术可以满足工程应用精度与,可用于工程数值计算.

摘要： 本文发展了一种基于结构嵌套网格的旋翼嵌套网格求解技术,并通过数值求解Navier-Stokes方程对旋翼悬停流场绕流进行了数值模拟.挖洞采用洞映射方法通过构建辅助的直角笛卡儿网格,用笛卡儿网格近似物体的挖洞曲面,将点与曲面之间的关系转化为点与笛卡儿网格单元之间的简单关系.在寻点方面,采用ADT树数据结构,使寻点的效率得到了极大的提高.结合嵌套技术以及RANS非定常计算技术,对典型Caradonna悬停以及螺旋桨飞机巡航状态开展了数值模拟研究,实验数据表明,所发展的旋翼嵌套网格求解技术可以满足工程应用精度与,可用于工程数值计算.

摘要： 基于RANS方程和嵌套网格方法,开展了多种桨尖外形对旋翼气动特性及桨尖涡影响的数值分析研究.首先,建立了“扰动衍射”挖洞方法结合改进型“最小距离”贡献单元搜索方法的旋翼嵌套网格生成方法.然后,以添加旋转源项的RANS方程为流场求解控制方程,并采用S-A湍流模型,发展了高效、高精度的悬停状态旋翼气动性能分析方法,分别采用AUSM-MUSCL格式和中心格式对对流通量和粘性通量进行空间离散,时间方向采用隐式LU-SGS 推进方法,并采用并行方法提高具有先进桨尖外形的旋翼流场数值计算的效率.在流场求解方法验证的基础上,以7A模型为初始旋翼,开展了后掠、前掠、上反和下反桨尖对旋翼气动特性及桨尖涡的影响的研究,结果表明:桨尖的后掠能够有效提高旋翼在桨尖处的拉力,下反桨尖不仅能够有效削弱桨尖涡强度,并且能够有效加快涡量的耗散.

摘要： 基于RANS方程和嵌套网格方法,开展了多种桨尖外形对旋翼气动特性及桨尖涡影响的数值分析研究.首先,建立了“扰动衍射”挖洞方法结合改进型“最小距离”贡献单元搜索方法的旋翼嵌套网格生成方法.然后,以添加旋转源项的RANS方程为流场求解控制方程,并采用S-A湍流模型,发展了高效、高精度的悬停状态旋翼气动性能分析方法,分别采用AUSM-MUSCL格式和中心格式对对流通量和粘性通量进行空间离散,时间方向采用隐式LU-SGS 推进方法,并采用并行方法提高具有先进桨尖外形的旋翼流场数值计算的效率.在流场求解方法验证的基础上,以7A模型为初始旋翼,开展了后掠、前掠、上反和下反桨尖对旋翼气动特性及桨尖涡的影响的研究,结果表明:桨尖的后掠能够有效提高旋翼在桨尖处的拉力,下反桨尖不仅能够有效削弱桨尖涡强度,并且能够有效加快涡量的耗散.

摘要： 基于RANS方程和嵌套网格方法,开展了多种桨尖外形对旋翼气动特性及桨尖涡影响的数值分析研究.首先,建立了“扰动衍射”挖洞方法结合改进型“最小距离”贡献单元搜索方法的旋翼嵌套网格生成方法.然后,以添加旋转源项的RANS方程为流场求解控制方程,并采用S-A湍流模型,发展了高效、高精度的悬停状态旋翼气动性能分析方法,分别采用AUSM-MUSCL格式和中心格式对对流通量和粘性通量进行空间离散,时间方向采用隐式LU-SGS 推进方法,并采用并行方法提高具有先进桨尖外形的旋翼流场数值计算的效率.在流场求解方法验证的基础上,以7A模型为初始旋翼,开展了后掠、前掠、上反和下反桨尖对旋翼气动特性及桨尖涡的影响的研究,结果表明:桨尖的后掠能够有效提高旋翼在桨尖处的拉力,下反桨尖不仅能够有效削弱桨尖涡强度,并且能够有效加快涡量的耗散.

摘要： 基于RANS方程和嵌套网格方法,开展了多种桨尖外形对旋翼气动特性及桨尖涡影响的数值分析研究.首先,建立了“扰动衍射”挖洞方法结合改进型“最小距离”贡献单元搜索方法的旋翼嵌套网格生成方法.然后,以添加旋转源项的RANS方程为流场求解控制方程,并采用S-A湍流模型,发展了高效、高精度的悬停状态旋翼气动性能分析方法,分别采用AUSM-MUSCL格式和中心格式对对流通量和粘性通量进行空间离散,时间方向采用隐式LU-SGS 推进方法,并采用并行方法提高具有先进桨尖外形的旋翼流场数值计算的效率.在流场求解方法验证的基础上,以7A模型为初始旋翼,开展了后掠、前掠、上反和下反桨尖对旋翼气动特性及桨尖涡的影响的研究,结果表明:桨尖的后掠能够有效提高旋翼在桨尖处的拉力,下反桨尖不仅能够有效削弱桨尖涡强度,并且能够有效加快涡量的耗散.

摘要： 基于RANS方程和嵌套网格方法,开展了多种桨尖外形对旋翼气动特性及桨尖涡影响的数值分析研究.首先,建立了“扰动衍射”挖洞方法结合改进型“最小距离”贡献单元搜索方法的旋翼嵌套网格生成方法.然后,以添加旋转源项的RANS方程为流场求解控制方程,并采用S-A湍流模型,发展了高效、高精度的悬停状态旋翼气动性能分析方法,分别采用AUSM-MUSCL格式和中心格式对对流通量和粘性通量进行空间离散,时间方向采用隐式LU-SGS 推进方法,并采用并行方法提高具有先进桨尖外形的旋翼流场数值计算的效率.在流场求解方法验证的基础上,以7A模型为初始旋翼,开展了后掠、前掠、上反和下反桨尖对旋翼气动特性及桨尖涡的影响的研究,结果表明:桨尖的后掠能够有效提高旋翼在桨尖处的拉力,下反桨尖不仅能够有效削弱桨尖涡强度,并且能够有效加快涡量的耗散.

摘要： 本发明公开了一种飞行器气动特性模拟的RANS/LES扰动域更新方法，依据粘性系数、速度梯度等流动参数，建立RANS、LES的动态计算域，实现RANS/LES混合方法的动态显式分区，从而可在避免“灰区”非物理解的同时降低RANS/LES混合方法对人工经验的依赖度，提高了其对复杂飞行器绕流流场的适用性；其次，将非定常双时间步法与定常时间推进法的求解相统一，通过建立随扰动传播增大、随求解收敛的动态计算域，实现了定常RANS与非定常LES的耦合求解，既可确保数值模拟中不会产生无效计算，又可避免RANS与LES工作区域间的额外边界条件处理。

摘要： 本发明公开了一种采用RANS/LES混合技术模拟飞行器摇滚运动的方法，目的在于解决现有技术无法准确模拟飞行器大范围分离流动条件下的自激摇滚运动的问题，主要包括：在传统的非定常RANS方法基础上对湍流模型长度尺度进行适当修正，构造出DES类方法；采用预估‑校正算法，在双时间步的伪时间迭代过程中实现流场控制方程和刚体运动方程的紧耦合求解，得到飞行器气动参数和运动参数随时间的变化历程。本发明能够在保证一定计算效率的前提下，较准确地模拟复杂流动条件下飞行器自激摇滚运动，为飞行器气动/运动的非线性耦合特性评估提供有效手段。

摘要： 本申请提供了一种方程式赛车的后桥及方程式赛车，后桥包括：一对规格相同的驱动电机、一对结构相同的齿轮减速机、一对结构相同的车轮轴、一对结构相同的减速机支架和一对结构相同的电机支架；一对齿轮减速机分别通过一对所述减速机支架固定设置于车架上；所述齿轮减速机的箱体的顶部开设有第一安装孔；一对所述驱动电机分别通过一对所述电机支架固定设置于所述车架上，一对所述驱动电机的输出轴分别与一对所述齿轮减速机传动连接；一对所述车轮轴的一端与所述齿轮减速机的输出端固定连接，一对所述车轮轴的另一端分别与左右车轮固定连接。本申请解决了如何提高方程式赛车传动系统的传动稳定性的同时减少传动系统对车架的占用空间的技术问题。

摘要： 本发明提供一种结合rANS和LZ4编码的数据无损压缩方法，包括：利用rANS计算输入原始数据的压缩数据状态值；将所述压缩数据状态值转化为字符型状态值；利用LZ4块结构对所述字符集型状态值进行匹配压缩，获得压缩数据。本发明利用rANS压缩效率高和LZ4压缩速度快的优点，实现在较快压缩速度下得到较高压缩率，提高无损数据压缩算法的性能。

摘要： 本公开提供了一种基于LES自适应网格滤波尺度的混合RANS‑LES方法和相关设备，方法包括：构造三维旋涡自适应函数；基于三维旋涡自适应函数构造LES自适应网格滤波尺度；基于LES自适应网格滤波尺度构造混合RANS‑LES模型。实施本公开的技术方案可以减小流场求解结果与实际的偏差。

摘要： 本发明公开了一种飞行器气动特性模拟的RANS/LES扰动域更新方法，依据粘性系数、速度梯度等流动参数，建立RANS、LES的动态计算域，实现RANS/LES混合方法的动态显式分区，从而可在避免“灰区”非物理解的同时降低RANS/LES混合方法对人工经验的依赖度，提高了其对复杂飞行器绕流流场的适用性；其次，将非定常双时间步法与定常时间推进法的求解相统一，通过建立随扰动传播增大、随求解收敛的动态计算域，实现了定常RANS与非定常LES的耦合求解，既可确保数值模拟中不会产生无效计算，又可避免RANS与LES工作区域间的额外边界条件处理。

摘要： 本发明公开了一种基于湍动能和湍流长度尺度截断的RANS/LES方法。其主要是建立一种新的湍流粘性系数的截断公式Fr，得到截断湍流粘性系数。Fr＝1，计算呈现RANS，02/3κ‑5/3推导出Fr计算公式。结合标准K‑ε模型，可实现RANS/LES方法。通过上述方式，本发明可以在较少网格条件下，计算出速度脉动，并且得到的平均速度与DNS结果较吻合。

摘要： 本发明公开了一种采用RANS/LES混合技术模拟飞行器摇滚运动的方法，目的在于解决现有技术无法准确模拟飞行器大范围分离流动条件下的自激摇滚运动的问题，主要包括：在传统的非定常RANS方法基础上对湍流模型长度尺度进行适当修正，构造出DES类方法；采用预估-校正算法，在双时间步的伪时间迭代过程中实现流场控制方程和刚体运动方程的紧耦合求解，得到飞行器气动参数和运动参数随时间的变化历程。本发明能够在保证一定计算效率的前提下，较准确地模拟复杂流动条件下飞行器自激摇滚运动，为飞行器气动/运动的非线性耦合特性评估提供有效手段。

摘要： 本发明提出基于状态方程的显式欧拉法符号网络常微分方程识别方法。本发明所述方法首先通过数值模拟准备识别方程所用的数据集，将位移数据与速度数据组合成状态向量；将状态向量形式的数据送入符号网络进行学习，网络的深度推进格式采用显式欧拉法，每一个符号网络循环块的输入都作为下一个网络循环块的输入以此提高网络对长期时域信号的学习能力；将最终学习到的方程形式与真实方程作比较并用学习到的方程作预测曲线与真实的曲线对比来验证学习方程的准确性。所述方法智能化学习程度更高，所需先验知识更少，实用性更广模型搭建的难度更低。

摘要： 本实用新型公开了一种方程式赛车举升结构及方程式赛车，包括固定支座、第一连杆、举升杆和第二连杆组件，第一连杆与固定支座可拆卸连接，举升杆可拆卸安装在两个所述第一连杆之间，第二连杆组件与第一连杆组件可拆卸连接，能够实现举升结构的可拆卸连接，使举升结构具有更强的可维护性和可替换性。第一连杆、第二连杆组件和单体壳后隔板之间形成三角形，能够使举升结构更稳固。第二连杆组件包括碳纤维管和碳管接头，碳管接头的设置能够保证连接强度，通过使用碳纤维管，能够保证举升结构的轻量化，相比于一体式铣削成型举升机构，质量更轻、装配更灵活、耗材更少。