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基于非结构网格的非定常流数值模拟方法研究 被引量:2
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作者 伍贻兆 田书玲 +1 位作者 刘学强 夏健 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2008年第B12期51-58,共8页
本文给出了两种基于非结构网格的非定常流动问题的数值模拟方法。一种是基于非结构网格的重叠网格方法,该方法结合了非结构网格方法和重叠网格法的优点,适合于处理复杂外形飞行器的非定常运动问题。另一种是基于Denauley图映射的动弹... 本文给出了两种基于非结构网格的非定常流动问题的数值模拟方法。一种是基于非结构网格的重叠网格方法,该方法结合了非结构网格方法和重叠网格法的优点,适合于处理复杂外形飞行器的非定常运动问题。另一种是基于Denauley图映射的动弹网格方法,该方法具有较强处理粘性网格的变形运动的能力。本文通过多个数值算例(三维外挂物投放、直升机机身+旋翼前飞、后缘襟翼大偏角运动以及机翼弹性变形等)对这些方法的正确性和有效性进行了验证,结果表明这两类非结构网格的非定常流数值模拟方法是精确高效的。 展开更多
关键词 计算流体力学 非定常 非结构重叠网格 Delaunay图
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机翼跨声速绕流的压强极小积分有限元算法及应用 被引量:1
2
作者 伍贻兆 杨岞生 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1990年第3期293-300,共8页
本文从全速位方程出发。利用压强极小积分,给出了机翼跨声速绕流的有限元算法,并编制出相应的FORTRAN语言程序。文中给出了适于有限元法的网格生成技术,采用了线松弛迭代法和逐步加密法进行数值求解,提供了M6机翼和一个三角翼的计算结果。
关键词 机翼 跨声速流 绕流 有限元法 积分
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钝头翼型和机翼跨音速绕流的渐近展开分析
3
作者 伍贻兆 杨岞生 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1990年第3期257-265,共9页
本文利用渐近展开匹配法分析钝头翼型的跨音速绕流,导出了描述前缘附近流动的一级近似、二级近似下的速位方程、边界条件及相应的近似解析解,并构成关于翼表面速度的一致有效合成解,消除了跨音速小扰动近似的前缘奇性,对于大展弦比后掠... 本文利用渐近展开匹配法分析钝头翼型的跨音速绕流,导出了描述前缘附近流动的一级近似、二级近似下的速位方程、边界条件及相应的近似解析解,并构成关于翼表面速度的一致有效合成解,消除了跨音速小扰动近似的前缘奇性,对于大展弦比后掠翼绕流,可利用翼型绕流分析结果,消除机翼前缘奇性。 展开更多
关键词 翼型 机翼 跨音速 摄动法 绕流
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机翼跨声速绕流的Galerkin有限元解法
4
作者 伍贻兆 杨岞生 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1990年第1期76-83,共8页
本文给出了翼型和机翼跨声速绕流的Galerkin带权余数有限元解法。利用一系列适当形状的元素将计算区域离散,在元素内采用线性插值函数。对于超临界流动,文中采用了适合于有限元法的超声速上风技术,具有捕捉激波的能力。将这种技术应用... 本文给出了翼型和机翼跨声速绕流的Galerkin带权余数有限元解法。利用一系列适当形状的元素将计算区域离散,在元素内采用线性插值函数。对于超临界流动,文中采用了适合于有限元法的超声速上风技术,具有捕捉激波的能力。将这种技术应用于线松弛迭代解法中,在计算钝头翼型和机翼绕流时,都获得了成功。 展开更多
关键词 机翼 跨声速流 绕流 有限元法
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进气道工作状态对吸气式高超声速飞行器气动力特性影响的实验研究 被引量:13
5
作者 张红英 孙姝 +1 位作者 程克明 伍贻兆 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1488-1493,共6页
对一种吸气式高超声速飞行器/内流道一体化构形进行了马赫数7一级的风洞实验研究。结合测力、测压以及纹影照片等结果,分析了进气道处于关闭状态、通气起动状态及通气不起动状态时,飞行器的内外流特征和全机气动力特性。研究结果表明:(1... 对一种吸气式高超声速飞行器/内流道一体化构形进行了马赫数7一级的风洞实验研究。结合测力、测压以及纹影照片等结果,分析了进气道处于关闭状态、通气起动状态及通气不起动状态时,飞行器的内外流特征和全机气动力特性。研究结果表明:(1)进气道的工作状态对飞行器的气动力特性有着显著影响。进气道处于通气起动状态时的升阻力系数最小,升阻比最大,进气道处于通气不起动状态时的升阻力系数随时间显著波动,但大小与进气道关闭状态接近。(2)升阻力系数骤增、进口附近及内流道收缩段时均静压突升、外压缩波系往复振荡等是高超声进气道不起动时的主要特征,可作为实验上判别内流道起动/不起动状态的依据。 展开更多
关键词 吸气式高超声速飞行器 机体/推进系统一体化 进气道 内流道 起动/不起动 风洞试验
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线化欧拉方程的高阶间断有限元数值解法研究 被引量:14
6
作者 吕宏强 朱国祥 +1 位作者 宋江勇 伍贻兆 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期621-624,共4页
采用高阶间断有限元法于非结构网格上针对复杂外形数值求解声学控制方程——线化欧拉方程.背景流场采用有限体积法于结构网格求得,一种高精度数据传递方法将基于有限体积法的背景流场数据传递到声场计算所采用的较为稀疏的非结构网格上... 采用高阶间断有限元法于非结构网格上针对复杂外形数值求解声学控制方程——线化欧拉方程.背景流场采用有限体积法于结构网格求得,一种高精度数据传递方法将基于有限体积法的背景流场数据传递到声场计算所采用的较为稀疏的非结构网格上,保证了背景流场信息的完整和精确.为提高计算效率,采用了一种更为直接的Quadrature-Free Implementation技术以及网格分区并行技术.数值结果表明采用高阶的情况下即使在稀疏的网格上也可以捕捉到细微的声场结构. 展开更多
关键词 高阶间断有限元法 Quadrature-Free IMPLEMENTATION 线化欧拉方程 并行计算
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用基于M-SST模型的DES数值模拟喷流流场 被引量:17
7
作者 刘学强 伍贻兆 程克明 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第4期401-406,共6页
脱体涡数值模拟方法(dettached eddy simulation,DES)是把雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS)方法及大涡模拟方法(LES)结合起来模拟有脱体涡的湍流流场的数值模拟方法,其主要思想是在物面附近解雷诺平均Navier-Stokes方程、在其他区域采用... 脱体涡数值模拟方法(dettached eddy simulation,DES)是把雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS)方法及大涡模拟方法(LES)结合起来模拟有脱体涡的湍流流场的数值模拟方法,其主要思想是在物面附近解雷诺平均Navier-Stokes方程、在其他区域采用Smagorinski大涡模拟方法。本文在剪切应力传输(SST)湍流模型的基础上用DES及混合非结构网格数值模拟具有横向喷流的湍流流场,算法采用Osher逆风格式,利用该套程序(包括网格生成及算法),对导弹在不同马赫数下的喷流流场进行了数值模拟,并与同时开展的实验研究的结果进行了对比,结果表明用该方法处理这类问题是较准确的。 展开更多
关键词 流体力学 湍流模型 混合网格 逆风格式 雷诺平均Navier-Stokes方程 大涡模拟
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高阶间断有限元法的并行计算研究 被引量:13
8
作者 夏轶栋 伍贻兆 +1 位作者 吕宏强 宋江勇 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期537-541,共5页
根据间断有限元法的数据结构特点,基于METIS网格分区技术,设计并行计算策略,在非结构网格上实现了并行高阶间断有限元法。控制方程的数值通量项使用Local Lax-Friedrichs(LLF)格式计算。设计了并行的牛顿-块高斯赛德尔法(Newton-Block ... 根据间断有限元法的数据结构特点,基于METIS网格分区技术,设计并行计算策略,在非结构网格上实现了并行高阶间断有限元法。控制方程的数值通量项使用Local Lax-Friedrichs(LLF)格式计算。设计了并行的牛顿-块高斯赛德尔法(Newton-Block GS)来加速收敛,提高迭代效率。并行性能分析表明,所设计的并行算法能够得到较好的加速比和并行效率,有效地节省计算时间,合理分配内存。这使得采用高阶间断有限元法计算更为复杂的问题成为可能。 展开更多
关键词 并行计算 METIS 高阶间断有限元 EULER方程 Newton-Block GS
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三维非结构网格DSMC并行算法及应用研究 被引量:7
9
作者 王学德 伍贻兆 +1 位作者 夏健 谭俊杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1500-1505,共6页
基于PC-CLUSTER机群并行体系结构与消息传递库MPI并行环境,研究了三维非结构网格DSMC并行算法。提出一类基于结构背景网格上的非结构网格动态分区策略,保证各子区域的分子数量大致相等,实现计算进程间的动态负载平衡。利用MPI库函数构... 基于PC-CLUSTER机群并行体系结构与消息传递库MPI并行环境,研究了三维非结构网格DSMC并行算法。提出一类基于结构背景网格上的非结构网格动态分区策略,保证各子区域的分子数量大致相等,实现计算进程间的动态负载平衡。利用MPI库函数构造了两类符合DSMC并行原理的通讯法:单步通讯法与多步通讯法。采用单控制多数据流(SPMD)以及Master/Slave并行模式,设计了三维非结构网格DSMC整体并行算法。给出了跟踪模拟分子在四面体网格间迁移运动的详细计算过程。最后对全尺寸航天飞机高超声速绕流进行了并行模拟,验证并行算法的有效性。 展开更多
关键词 非结构网格 直接物理模拟 DSMC 并行算法 动态负载平衡 MPI
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高超声速风洞气动布局设计 被引量:13
10
作者 徐翔 伍贻兆 +1 位作者 程克明 王志坚 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期271-274,共4页
在分析国内外高超声速风洞发展现状的基础上,根据南京航空航天大学高超声速风洞(Nanjing Universityof Aeronautics&Astronautics Hypersonic Wind Tunnel,NHW)总体技术指标和要求,对该风洞气动布局设计方案和各部件的气动设计进行... 在分析国内外高超声速风洞发展现状的基础上,根据南京航空航天大学高超声速风洞(Nanjing Universityof Aeronautics&Astronautics Hypersonic Wind Tunnel,NHW)总体技术指标和要求,对该风洞气动布局设计方案和各部件的气动设计进行了研究。风洞气动布局设计点为马赫数5和8、设计总压为1 MPa、总温685 K;风洞驱动方式采用高压下吹-真空吸气式方案,运行时间大于10 s、高压气源容积为32 m3、真空容积为650 m3;风洞加热方式采用金属板蓄热式加热器方案;风洞试验马赫数获取方式采用0.5 m口径的马赫数5,6,7和8的型面喷管方案。 展开更多
关键词 高超声速 风洞 气动布局
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基于非结构网格离散型伴随方法的翼型优化 被引量:13
11
作者 高宜胜 伍贻兆 夏健 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2013年第2期244-249,265,共7页
发展实现了基于非结构网格离散型伴随方法的气动力优化技术并将其应用于翼型优化。针对以往伴随模型只考虑流场伴随方程而使梯度计算量仍与设计变量数目相关的问题,研究了基于目标函数计算全过程的伴随模型,通过对优化问题整体进行线化... 发展实现了基于非结构网格离散型伴随方法的气动力优化技术并将其应用于翼型优化。针对以往伴随模型只考虑流场伴随方程而使梯度计算量仍与设计变量数目相关的问题,研究了基于目标函数计算全过程的伴随模型,通过对优化问题整体进行线化、转置运算从而得到完整的伴随模型,实现了梯度计算的计算量与设计变量数目无关的效果。同时针对离散型伴随方法具体推导过程冗长易错的问题,选择性地利用自动微分技术对空间离散过程的各部分进行处理,既避免了盲目使用自动微分导致计算效率低下的问题,又大幅减小了离散型伴随方法具体形式的推导实现难度。翼型反设计问题和约束优化问题计算结果展示了本文方法的有效性。 展开更多
关键词 非结构网格 离散型伴随方法 气动力优化 自动微分 反设计
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火箭级间分离喷流干扰数值模拟与风洞试验研究 被引量:11
12
作者 王志坚 伍贻兆 林敬周 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期149-154,共6页
针对典型风洞试验状态,采用有限体积法求解三维雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程,数值模拟了给定级间距下火箭级间分离喷流干扰流动情况,获得了清晰的流场结构和有/无喷流干扰时两级气动特性变化规律,并对仅主机喷流和主机与四游机同时... 针对典型风洞试验状态,采用有限体积法求解三维雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程,数值模拟了给定级间距下火箭级间分离喷流干扰流动情况,获得了清晰的流场结构和有/无喷流干扰时两级气动特性变化规律,并对仅主机喷流和主机与四游机同时喷流的情况进行了计算,数值模拟研究结果为风洞试验方案的设计提供了参考依据。在典型状态数值模拟研究的基础上采用了冷喷流模拟技术对多个状态下火箭级间分离喷流干扰特性进行了风洞试验研究,获得了两级在有/无喷流、同轴变攻角情况下的气动力系数,研究结果表明,级间喷流干扰会对两级气动特性带来较大影响。相同状态下计算得到的两级气动特性变化与试验符合较好,表明了针对风洞试验状态的预先数值模拟对试验方案的设计验证可提供有益的参考。 展开更多
关键词 高超声速 数值模拟 风洞试验 级间分离 喷流干扰
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某运载火箭级间分离喷流干扰风洞试验研究 被引量:11
13
作者 王志坚 伍贻兆 林敬周 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期15-19,共5页
对某运载火箭级间分离特性进行了风洞试验研究,内流采用冷喷流模拟技术,获得了助推器与芯级同时分离和助推器先分离时,两级在有、无喷流、同轴变迎角情况下的气动力系数,试验结果表明,助推器与芯级同时分离和助推器先分离两种情况下,一... 对某运载火箭级间分离特性进行了风洞试验研究,内流采用冷喷流模拟技术,获得了助推器与芯级同时分离和助推器先分离时,两级在有、无喷流、同轴变迎角情况下的气动力系数,试验结果表明,助推器与芯级同时分离和助推器先分离两种情况下,一、二级箭体各自的气动力系数变化很小,这说明助推器与芯级同时分离的方案是可行的。风洞试验研究结果为运载火箭级间分离方案设计和火箭控制系统参数设计提供了依据。 展开更多
关键词 运载火箭 高超声速 风洞试验 级间分离 喷流干扰
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CFD/CSD紧耦合及新型动网格方法在气动弹性模拟中的应用 被引量:9
14
作者 陈龙 伍贻兆 夏健 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期807-812,共6页
研发出一套基于紧耦合的CFD/CSD耦合方法和程序。非定常流场求解采用混合网格有限体积方法,时间离散采用基于LU-SGS隐式格式的双时间步长法。通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程模拟了三维机翼的跨音速气动弹性现象。得到了其颤振边界,... 研发出一套基于紧耦合的CFD/CSD耦合方法和程序。非定常流场求解采用混合网格有限体积方法,时间离散采用基于LU-SGS隐式格式的双时间步长法。通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程模拟了三维机翼的跨音速气动弹性现象。得到了其颤振边界,与风洞实验结果吻合较好,验证了方法和程序的有效性和实用意义。同时将Delaunay图映射弹簧原理混合动网格方法引入到气动弹性的计算中,并对湍流模型对气动弹性计算的影响进行了研究。 展开更多
关键词 流固耦合 气动弹性 颤振 动网格 紧耦合
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冷/热喷流对飞行器气动特性干扰实验研究 被引量:4
15
作者 王志坚 伍贻兆 +2 位作者 徐翔 王江峰 徐筠 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期429-431,共3页
在中国空气动力研究与发展中心的Ф1m高超声速风洞中,采用压缩空气和真实固体火箭发动机工作产生的燃气流作为喷流介质对双锥柱体飞行器进行了冷/热喷流干扰影响对比实验研究,状态为:马赫数6、飞行高度h=54km、迎角α=4~6°。... 在中国空气动力研究与发展中心的Ф1m高超声速风洞中,采用压缩空气和真实固体火箭发动机工作产生的燃气流作为喷流介质对双锥柱体飞行器进行了冷/热喷流干扰影响对比实验研究,状态为:马赫数6、飞行高度h=54km、迎角α=4~6°。实验结果表明:冷、热喷流对模型气动特性干扰影响的变化趋势基本一致,推力放大因子和力矩放大因子趋势一致,数值略有差异,采用冷喷流对热喷流的模拟技术可行。 展开更多
关键词 侧向喷流 冷喷流模拟 热喷流实验 气动特性干扰 高超声速流
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基于混合动网格的二维非定常粘性流动数值模拟 被引量:8
16
作者 邓枫 伍贻兆 刘学强 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期444-448,共5页
利用基于Delaunay三角化的动网格方法,在混合网格上求解了带运动边界的二维非定常Navier-Stokes方程。在有限体积法格心格式的基础上,采用带人工耗散项的Jameson中心格式以及双时间步长推进方法对Navier-Stokes方程中的空间项和时间项... 利用基于Delaunay三角化的动网格方法,在混合网格上求解了带运动边界的二维非定常Navier-Stokes方程。在有限体积法格心格式的基础上,采用带人工耗散项的Jameson中心格式以及双时间步长推进方法对Navier-Stokes方程中的空间项和时间项分别进行了离散。湍流模型为Spalart-Allmaras方程模型。对在跨声速粘性绕流中进行俯仰振动以及后缘摆动的翼型进行了数值模拟,得到了令人满意的结果。 展开更多
关键词 非定常粘性流动 混合动网格 DELAUNAY三角化 有限体积法 NAVIER-STOKES方程
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用混合网格求解三维可压雷诺平均Navier-Stokes方程 被引量:6
17
作者 刘学强 伍贻兆 夏健 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期265-269,共5页
用混合网格求解了三维紊流 N-S方程。在物面附近采用三棱柱网格 ,其它区域则采用四面体网格。方程的求解采用 Jamson的有限体积法 ,紊流模型采用两层 Baldwin-Lomax代数紊流模型。数值算例表明 ,用混合网格求解三维紊流 Navier-Stokes... 用混合网格求解了三维紊流 N-S方程。在物面附近采用三棱柱网格 ,其它区域则采用四面体网格。方程的求解采用 Jamson的有限体积法 ,紊流模型采用两层 Baldwin-Lomax代数紊流模型。数值算例表明 ,用混合网格求解三维紊流 Navier-Stokes是非常有效的。 展开更多
关键词 混合网格 三维 NAVIER-STOKES方程 有限体积法 紊流模型 飞机 计算流体力学
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二维非结构网格DSMC方法的实现及其应用 被引量:8
18
作者 王学德 伍贻兆 夏健 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期704-707,共4页
研究了非结构网格 DSMC方法实现的过程 ,将 Bird位置元方案中的子网格思想引入到非结构网格上来 ,只存储子网格的总体标识号 ,做到了利用较少的计算网格提高分子的分辨率和计算精度 ;提出了将面积元坐标搜索算法与交替数字二叉树搜索算... 研究了非结构网格 DSMC方法实现的过程 ,将 Bird位置元方案中的子网格思想引入到非结构网格上来 ,只存储子网格的总体标识号 ,做到了利用较少的计算网格提高分子的分辨率和计算精度 ;提出了将面积元坐标搜索算法与交替数字二叉树搜索算法 (ADT)相结合来跟踪模拟分子在网格之间的迁移 ;使用 ADT方法判别分子与物面是否相交 ,节约了计算时间 ;最后对过渡流域高超声速绕流进行了数值试验 ,结果表明这种方法的可行性、高效性及算法的通用性。 展开更多
关键词 非结构网格 直接物理模拟 Monte—Carlo直接模拟 Monte—Carlo方法
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某高超飞行器流道冷流特征及气动力特性研究 被引量:8
19
作者 张红英 程克明 伍贻兆 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2009年第1期119-123,共5页
对一种类似于X-43A的吸气式高超声速一体化构形全流道开展了风洞实验和数值模拟研究,分析了不同来流总压、飞行攻角以来流Ma数下全流道的流场结构和气动力特性。研究结果表明:(1)飞行攻角对全流道的流动结构和升力系数有着显著影响,但... 对一种类似于X-43A的吸气式高超声速一体化构形全流道开展了风洞实验和数值模拟研究,分析了不同来流总压、飞行攻角以来流Ma数下全流道的流场结构和气动力特性。研究结果表明:(1)飞行攻角对全流道的流动结构和升力系数有着显著影响,但阻力系数的影响并不明显;(2)研究范围内来流马赫数的变化对全流道的流动结构和全机气动力特性有着一定影响;(3)前体横截面上存在显著的展向压强梯度,使得经过预压缩的气流偏离了进气道进口,但同时也减少了进入内通道的边界层气流,提高了进口流场的品质。 展开更多
关键词 吸气式高超声速飞行器 全流道 气动力特性 飞行攻角 来流马赫数
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盒式机翼布局气动特性研究 被引量:5
20
作者 刘学强 李青 +1 位作者 柴建忠 伍贻兆 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期722-725,共4页
采用数值模拟的方法研究了盒式机翼布局的气动特性。在数值模拟过程中,控制方程为雷诺平均N-S方程,采用基于非结构网格的有限体积方法进行求解。空间离散采用了Osher逆风格式,时间离散则采用五步Runge-Kutta格式。紊流模型采用了S-A方... 采用数值模拟的方法研究了盒式机翼布局的气动特性。在数值模拟过程中,控制方程为雷诺平均N-S方程,采用基于非结构网格的有限体积方法进行求解。空间离散采用了Osher逆风格式,时间离散则采用五步Runge-Kutta格式。紊流模型采用了S-A方程模型。对盒式机翼布局外形在不同状态下的流场进行了数值模拟,给出了每个状态下的气动参数,并进行了分析,结果显示盒式机翼布局具有较好的气动特性。 展开更多
关键词 盒式机翼 气动特性 数值模拟 有限体积法
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