非定常流场

摘要： 针对交叉旋翼复杂的气动干扰问题,建立了一种适合于交叉旋翼气动分析的数值模拟方法.该方法采用三维非定常Reynolds平均Navier-Stokes(RANS)方程来求解流场,使用动态嵌套网格方法模拟旋翼运动.使用共轴旋翼悬停实验结果验证了该方法的准确性.利用该方法模拟了交叉旋翼在不同状态下的流场,计算了拉力和悬停效率,并与单旋翼、共轴旋翼计算结果进行对比分析,结果显示交叉旋翼流场存在较强的涡-涡和桨-涡干扰,旋翼桨尖涡在90°/270°附近相交;交叉旋翼的拉力系数及悬停效率随旋翼中心间距增大而增大,随交叉角变化较小;在相同总距角下,交叉旋翼悬停效率高于单旋翼和共轴双旋翼3%~8%.

摘要： 为探究在非定常流场下大空间建筑中多空调出风口安装间距对于室内流场的影响,利用商业CFD软件Fluent对不同射流间距下的非定常条缝射流进行数值模拟。以二维空气射流平面为模型,采用出风频率为0.1 Hz、正弦变化的双射流,分析在相同初场和相同物理时间下流场的温度和速度分布。研究表明,在非定常送风条件下,射流间距会影响流场的温度和速度分布;当射流间距为1倍出风口长度时,双射流会形成更大的射流并使流场内的冷气集中在流向方向,流场的温度和速度分布不均匀;射流间距为2~10倍出风口长度时,双射流的相互作用会随射流间距的增大而增强,双射流的相互作用越强,流场内的冷气与周围流体之间的掺混作用越强烈,冷气得到较好的掺混,使得流场的温度和速度分布更加均匀。

摘要： 层析粒子图像测速技术(Tomographic Particle Image Velocimetry,Tomo-PIV)作为一种瞬时的三维流场速度测量技术,能够为具有强非定常性及强三维空间性的复杂流动提供详细的数据支撑.对近年来该技术在国内外的发展及应用进行了全面的综述.首先介绍了层析粒子图像测速技术的工作原理和技术特点,进而探讨了当前层析粒子图像测速的研究现状,重点从相机布局、示踪粒子密度、标定映射函数及三维重构算法对重构精度的影响等方面进行了阐述,而后通过国内外关于层析粒子图像测速技术的典型应用,展示了该技术在非定常三维流动及工程应用中的优势.最后,对层析粒子图像测速技术的应用前景及发展趋势进行了展望.

摘要： 为了研究火药气体生成速率对小口径枪发射过程中膛内流场的影响,建立二维轴对称模型,运用用户自定义函数UDF和分层动网格技术,在燃气生成速率不同情况下,对5.8 mm身管中燃气的瞬态流动进行数值模拟。计算分析了弹丸速度,燃气压力与压力差。结果表明:燃气生成速率越高,弹丸速度增加越快,燃气压力越大,同时膛底与弹底的压力差波动幅度越大。

摘要： 为了研究火药气体生成速率对小口径枪发射过程中膛内流场的影响,建立二维轴对称模型,运用用户自定义函数UDF和分层动网格技术,在燃气生成速率不同情况下,对5.8 mm身管中燃气的瞬态流动进行数值模拟.计算分析了弹丸速度,燃气压力与压力差.结果 表明:燃气生成速率越高,弹丸速度增加越快,燃气压力越大,同时膛底与弹底的压力差波动幅度越大.

摘要： 本文采用基于脱体涡DES方法对飞机起落架进行非定常流场进行模拟,再基于FW-H方程采用有限元方法在对流场计算得到的非定常压力计算结果进行计算,得到气动噪声的功率谱密度、总声压级等声学特征参数;并将研究的数值模拟方法应用于起落架复杂流场和气动噪声计算,该研究结果为预测噪声起落架噪声设计提供了一定的参考.

摘要： 为了研究柔性材料螺旋桨的非定常流场特性和结构振动响应,本文采用非定常CFD/FEM流固耦合方法,对均匀来流下各向同性材料柔性螺旋桨的动态特性进行了数值计算.分析了流场非定常波动量和结构振动响应之间的关系,明确了柔性叶片振动特性和流固耦合的机理.结果表明:非定常梢涡的生成与耗散对流场的波动影响较大,而相较流场负载波动,叶片前两阶湿模态频率对结构振动影响更大;柔性桨的推力波动可分解为受静压变形后的刚性桨所产生的推力与高阶频率的流场压力波动的叠加,而在均匀来流中后者数值不大,因此使用稳态流固耦合方法求解柔性桨的敞水性能是合适的.

摘要： 为了克服传统CFD计算需要耗费大量的计算时间与成本的缺陷,提出了一种基于深度学习的非定常周期性流场的预测框架,可以实时生成给定状态的高可信度的流场结果.将条件生成对抗网络与卷积神经网络相结合,改进条件生成对抗网络对生成样本的约束方法,建立了基于深度学习策略采用改进的回归生成对抗网络模型,并与常规的条件生成对抗网络模型的预测结果进行对比.研究表明,基于改进的回归生成对抗网络的深度学习策略能准确预测出指定时刻的流场变量,且总时长比CFD数值模拟减少至少 1 个量级.%In order to overcome the shortages of the computationally expensive and time-consuming iterative process in traditional CFD simulation, a framework based on the deep learning to predict periodic unsteady flow field is proposed,which can accurately predict real-time complex vortex flow state at different moments.The conditional generative adversarial network and convolutional neural network are combined to improve the conditional constraint method from conditional generative adversarial network.The improved regression generative adversarial network based on the deep learning is proposed.The two scenarios of conditional generative adversarial network and regression generative adversarial network are tested and compared via giving different periodic moments to predict the corresponding flow field variables.The final results demonstrate that regression generative adversarial network can estimate complex flow fields,and is faster than traditional CFD simulation over one order of magnitudes.

摘要： 蜗壳的周向非对称性影响会向上游部件传递,不仅会影响扩压器中的流动,而且会导致叶轮流场在圆周方向表现出非对称性,造成叶轮各流道性能,叶轮各叶片受力的差异,影响叶轮的稳定运行.本文采用非定常数值模拟的方法,研究了在蜗壳影响下,不同工况叶轮内部非定常流场的变化.通过对三个工况(近失速工况,设计工况和大流量工况)下,叶片中间叶高处,不同子午弦长测点处载荷和压力面及吸力面压力的非定常变化的研究表明,同一工况下,不同测点处载荷的分布呈相似的趋势,但存在较小的相位差.通过应用基于声波的斯特劳哈尔数(Sr)来定量分析压力波的传播与叶轮旋转的关系表明,这一相位差是由于叶轮叶片本身的弯曲造成的,而非蜗壳的影响向上游传递过程中造成的相位滞后.设计流量和大流量下,载荷和压力的周向分布仍呈相似的趋势:当叶轮叶片旋转至位于蜗舌上游-120°至-20°的区域时,叶片压力面和吸力面各测点处压力均较大,即在此区域内,叶轮内流场压力受蜗壳影响较小,通道性能较好.近失速流量下,在位于蜗舌附近且下游-20°至60°的区域,叶轮叶片压力面和吸力面压力保持较好,此时通道性能较好且相对稳定.叶片压力面和吸力面压力,在位于蜗舌下游60°至120°的区域内,呈下降趋势,波动较为剧烈,是造成近失速工况下,此区域内通道性能变化剧烈的原因.对叶轮叶片各测点载荷及压力的非定常变化进行傅立叶变换获得的相应频谱表明,在非定常载荷和压力波形中包含的主要成分为频率为蜗壳通过频率(fvt)和扩压器叶片通过频率(fdv)的谐波.近失速流量下载荷和压力中包含的频率为fvt的谐波幅值均最大,为设计流量下的3至6倍.对于载荷,近失速流量下,频率为fvt的谐波幅值在叶片前缘10％处最大,中间弦长10％至70％,频率为fvt的谐波幅值基本保持恒定,而其他两个工况下,频率为fvt的谐波幅值随测点位置变化极小.对于压力面和吸力面压力,频率为fvt的谐波幅值随测点位置接近叶片前缘而减小.设计流量下,叶片前缘处频率为fvt的谐波幅值极小,说明其受蜗壳影响极小,但随着流量偏离设计工况,该处此谐波幅值增加,说明蜗壳影响向上游传递的能力增加.

摘要： 本文研究了基于脱体涡DES模拟非定常流场的方法,并对流场计算获得的非定常计算结果基于FW-H方程采用有限元方法进行分析,得到气动噪声的功率谱密度、总声压级等声学特征参数;并将研究的数值模拟方法应用于起落架复杂流场和气动噪声计算,在采用千万量级规模的网格计算时,得到的功率谱密度在200Hz到4000Hz频段内与试验值吻合,总声压级的预测精度在2db以内.

摘要： 非线性谐波法和谐波平衡法是解析叶轮机械内部周期性非定常流场比较常用的两种方法.由于谐波平衡法编程易实现的特点,其应用更为广泛.然而对于一些复杂算例,谐波平衡法相比于非线性谐波法可能需要更多的谐波个数来解析流场以达到相应的精度,这在一定程度上增加了计算消耗.本文以达芬振子以及准一维的拉瓦尔喷管为例,对比探讨了非线性谐波法以及谐波平衡法的优缺点.研究结果表明:求解达芬振子方程,非线性谐波法相对于谐波平衡法能够用较少的谐波个数达到与时域方法基本相当的求解精度.对于拉瓦尔喷管算例,当扰动很小和很大时,非线性谐波法与谐波平衡法需要相同的谐波数目以达到与时域结果基本一致的精度;扰动位于两者之间时,非线性谐波法需要的谐波数目更少.

摘要： 以NASA SC(2)-0714超临界翼型为研究对象,采用数值求解N-S方程的方法对机翼进入抖振始发边界后的非定常流场进行模拟.首先研究了流场数值模拟方法与关键参数对抖振载荷预计与流场模拟准确性的影响,并将数值模拟结果与文献中的风洞试验结果进行对比,验证了所采用的数值方法对NASA SC(2)-0714翼型的跨音速激波振荡非定常流场模拟的准确性.然后在分析NASA SC(2)-0714超临界翼型激波振荡非定常流场特性的基础上,得出了第二类B型跨音速激波振荡的自持机理:分离涡与激波及激波后边界层上方气流之间的相互增强与相互减弱作用的交替,造成分离涡强度及激波后边界层厚度发生周期性变化,而边界层厚度形成的几何效应,使得翼型环量发生周期性变化,造成激波在翼面上方进行周期性的自持振荡.

摘要： 本文基于高阶间断有限元方法(DGM),采用S-A湍流模型,在较为稀疏的网格上对旋转坐标系下的N-S控制方程进行了数值离散和求解.为了在稀疏网格上获得更贴近真实的物面形状,使用了多层高阶弯曲网格方法.非定常时间推进采用了隐式双时间步方法,每个时间步产生的线性系统采用GMRES方法来求解.计算了翼型绕定点俯仰振荡的非定常流场,以及升力和力矩迟滞曲线,并与实验结果进行了对比.

摘要： 为验证某高压涡轮的非定常改进设计,采用NUAA-Turbo三维CFD计算软件,对原型涡轮和改进方案进行了三维非定常数值模拟;利用计算结果,对原型涡轮和改型涡轮的非定常流场进行对比分析,证实了改进设计的非定常收益,得出了叶片表面非定常压力脉动、通道涡的发展都会影响涡轮非定常效率的结论.

摘要： 针对多管脉冲爆震发动机非定常工作特性需求,根据发动机典型状态点,通过非定常数值模拟对一种六管并联式脉冲爆震发动机组合喷管进行了研究.六个爆震燃烧室分为三组,每组爆震管入口参数随时间可变,共用喷管前的集气室通过旋转依次与各组爆震管相连通.利用Fluent软件,获得了一个周期内各爆震管喷管及共用喷管的耦合流场数据,验证了组合喷管的工作可行性.为下一步开展非定常流唢管试验研究提供了数据支撑.

摘要： 通过求解三维可压缩Navier-Stokes方程针对超声速降落伞系统绕流开展数值模拟研究,分析半球形伞体存在伞缝对于其复杂流场结构及伞体性能的影响.结果表明,半球形伞体有伞缝的情况下其周围非定常流场呈现振动模型,可以观测到激波/尾流、激波/激波的相互作用等复杂流动现象,前体的弓形脱体激波出现了周期性的振动.

摘要： 针对氢/空气恰当比、来流Ma=4.79的激波诱导非定常燃烧流场,采用自研软件AHL3D_UNS开展了限制器参数、反应机理、化学反应源项处理方法、无粘通量计算和双时间步子迭代LU-SGS分解方式的影响研究.计算结果表明:限制器参数的合理取值、合适的反应机理和化学反应源项对角化处理对得到正确的振荡频率至关重要,不论Steger-Warming还是AUSMPW+格式、双时间步子迭代两种LU-SGS分解方式都能得到与实验值误差0.5％内的振荡频率.文章还模拟了Ma=4.18和4.48两种来流条件下的激波诱导非定常燃烧流场,振荡频率与实验值误差分别为2％和0.85％.

摘要： 针对氢/空气恰当比、来流Ma=4.79的激波诱导非定常燃烧流场,采用自研软件AHL3D_UNS开展了限制器参数、反应机理、化学反应源项处理方法、无粘通量计算和双时间步子迭代LU-SGS分解方式的影响研究.计算结果表明:限制器参数的合理取值、合适的反应机理和化学反应源项对角化处理对得到正确的振荡频率至关重要,不论Steger-Warming还是AUSMPW+格式、双时间步子迭代两种LU-SGS分解方式都能得到与实验值误差0.5％内的振荡频率.文章还模拟了Ma=4.18和4.48两种来流条件下的激波诱导非定常燃烧流场,振荡频率与实验值误差分别为2％和0.85％.

摘要： 本发明的目的在于提供一种复杂结构弹簧阀非定常流场多块结构网格划分方法，包括如下步骤：从弹簧止回阀设计模型中提取流场域模型；将上、下两部分三维流域模型简化的二维流域分割为运动与非运动的子流域；计算第一层网格高度，对各二维的子流域进行结构网格划分；将上、下部分二维结构化网格生成三维结构化网格，同时生成中间部分流域三维非结构网格；将弹簧阀上、中、下三部分三维流场网格进行整合，得到阀组整体流场网格。本发明可为弹簧阀动态流场数值模拟提供符合模型实际运动规律、便于动网格设置的网格，流域中运动与静止的子区域互不影响，而且分块结构网格易于生成加密的运动边界层网格，数值模拟的准确性有较大提升。

摘要： 本发明公开了一种基于混合深度神经网络的非定常流场预测方法，该方法包括生成深度学习网络输入数据；基于该输入数据，构建用于非定常流场快速预测的混合深度神经网络结构；对该深度学习网络进行训练，以得到非定常流场预测神经网络模型；该混合深度神将网络结构由卷积深度神经网络、长短时记忆神经网络及反卷积深度神经网络组成，卷积深度神经网络被用于提取流场中的结构特征，长短时记忆神经网络的作用是引入时间效应，反卷积深度神经网络被用于重现流场信息，三者结合即形成能够预测未知时刻流场信息的闭环网络；测试结果表明这种神经网络结构能够准确地捕捉到流场信息的底层结构特性和时间特性，并能准确地重现出未知时刻整个流畅信息。

摘要： 本发明属于温度、压力测试技术领域，公开了一种测量亚音三维非定常流场的动态温度压力组合探针，包括探针头部、支杆，探针头部为楔顶圆柱体，其内部封装4支动态压力传感器、安装1支动态温度传感器，温度传感器头部露出楔顶斜面，在探针头部表面的同一侧开有4个互不相通的压力感受孔，分别与探针头部内的4个动态压力传感器连通，压力传感器和温度传感器的线缆通过探针支杆内通道引出探针尾部。与现有的流场测试探针相比，本发明经过校准风洞标定，能同时测得亚音速来流的温度、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数和三维速度分量随时间的变化，为叶轮机实验提供了一种高效、准确、全面测量亚音三维非定常流场参数的手段。

摘要： 本发明属于温度、压力测试技术领域，公开了一种测量超音速三维非定常流场的动态温度压力组合探针，包括探针头部、支杆，探针头部为楔顶尖劈柱状结构，其内封装4支动态压力传感器、安装1支动态温度传感器，测量时探针头部迎风面包括楔顶斜面、左侧面和右侧面，背风面为圆柱面，动态温度传感器头部露出楔顶斜面，迎风面上开有4个压力感受孔，分别与4个动态压力传感器连通，5个传感器的线缆通过支杆内通道引出探针尾部。与现有的压力探针相比，本发明经过校准风洞标定，能同时测得超音来流温度、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数和三维速度随时间的变化，为叶轮机实验提供了一种高效、准确、全面测量超音三维非定常流场参数的手段。

摘要： 本发明属于压力测试技术领域，公开了一种测量跨音速二维非定常流场的三孔动态压力探针，包括探针头部、支杆，探针头部为四棱柱结构，其内装有3支动态压力传感器，探针头部的顶面与探针支杆轴线垂直。测量时探针头部迎风面包括正前平面、左侧面和右侧面，背风面为后侧平面。在迎风面的3个部分各有1个压力感受孔，分别与探针头部内的3个动态压力传感器连通，3支动态压力传感器线缆通过支杆内通道引出探针尾部。与现有压力探针相比，本发明经过校准风洞标定，能同时测得跨音来流总压、静压、偏转角和马赫数随时间的变化，为叶轮机实验提供了一种高效、准确测量跨音二维非定常流场参数的手段。

摘要： 本发明属于压力测试技术领域，公开了一种测量超音速三维非定常流场的四孔动态压力探针，包括探针头部和支杆，探针头部为楔顶三棱柱结构，其内封装4支动态压力传感器，测量时探针头部迎风面包括楔顶斜面、左侧面和右侧面，在探针头部楔顶斜面、左侧面、右侧面、左右两个侧面交界的前缘上各开有1个压力感受孔，分别与4个动态压力传感器连通，4个动态压力传感器的线缆通过支杆内通道引出探针尾部。与现有的压力探针相比，本发明经过校准风洞标定，能同时测得超音来流总压、静压、偏转角、俯仰角和马赫数随时间的变化，为叶轮机实验提供了一种高效、准确测量超音三维非定常流场参数的手段。

摘要： 本发明属于叶轮机械测试技术领域，公开了一种测量亚音二维非定常流场的动态温度压力组合探针，包括探针支杆1、探针头部2、过渡段3、压力传感器线缆4、温度传感器线缆5和温度传感器9，所述探针支杆1和探针头部2均为圆柱形，探针头部2通过过渡段3安装在探针支杆1上，探针头部2的圆柱面开有三个压力感受孔，三个压力感受孔分别与探针头部2内封装的三个压力传感器相连，探针头部前端圆柱底面上安装有一个温度传感器9，压力传感器线缆和温度传感器线缆通过探针支杆1内通道引出探针尾部。与现有的探针测试技术相比，本发明经过校准标定，可进行二维亚音速流场总温、总压、马赫数和流动方向的测量，可以用于叶轮机械试验测试。

摘要： 本发明实施例公开了一种基于机器学习的非定常流场网格自适应分析方法，涉及流场分析技术领域，能够高效准确地分析非定常流场，节约设备资源的占用量、降低计算成本。本发明包括：使用DG方法在初始流场求解方程，统计得到网格间断量；构造Binary分类器对网格数据进行分类，并根据初始网格信息和间断量训练BP神经网络回归模型预测任意节点间断量；基于MMPDE的变分法移动网格节点使其符合统计意义上的间断量分布情况；使用Laplacian光滑法进行网格质量优化；最终得到的网格信息返回CFD计算客户端。

摘要： 本发明的目的在于提供一种复杂结构弹簧阀非定常流场多块结构网格划分方法，包括如下步骤：从弹簧止回阀设计模型中提取流场域模型；将上、下两部分三维流域模型简化的二维流域分割为运动与非运动的子流域；计算第一层网格高度，对各二维的子流域进行结构网格划分；将上、下部分二维结构化网格生成三维结构化网格，同时生成中间部分流域三维非结构网格；将弹簧阀上、中、下三部分三维流场网格进行整合，得到阀组整体流场网格。本发明可为弹簧阀动态流场数值模拟提供符合模型实际运动规律、便于动网格设置的网格，流域中运动与静止的子区域互不影响，而且分块结构网格易于生成加密的运动边界层网格，数值模拟的准确性有较大提升。

摘要： 本实用新型公开了测量风力机非定常流场的PIV设备移动平台，涉及多方向多角度移动平台装置技术领域，包括风力机整机，所述风力机整机垂直固定在风力机底座的顶部中间位置，所述风力机整机的底部套装有下支杆轴承，所述下支杆轴承的侧面上固定连接下支杆，所述下支杆上远离下支杆轴承的一端固定有上支杆插接套，所述上支杆插接套中插接安装有上支杆，所述上支杆平行于风力机整机，所述上支杆的顶部通过转向节安装有激光器安装架，所述激光器安装架的顶部固定安装有激光器；本实用新型通过多部件联动达到调节的作用，结构简单可靠，容易安装，可调角度范围广，调节方便灵活，可在风力机后方半球范围内进行调节，有利于大规模推广使用。