NNW-FlowStar软件模拟并联分离特性

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作者 张培红 周桂宇 +3 位作者 沈盈盈 唐静 赵炜 贾洪印 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第5期1620-1628,共9页

两级入轨(TSTO)飞行器并联分离过程中,一级和二级飞行器之间存在激波多次反射,对飞行器的压力分布、力矩特性和飞行姿态会产生较大影响,甚至可能严重影响飞行器级间分离的安全性。基于自主开发的NNW-FlowStar软件和非结构混合网格自适... 两级入轨(TSTO)飞行器并联分离过程中,一级和二级飞行器之间存在激波多次反射,对飞行器的压力分布、力矩特性和飞行姿态会产生较大影响,甚至可能严重影响飞行器级间分离的安全性。基于自主开发的NNW-FlowStar软件和非结构混合网格自适应技术,对国家数值风洞工程自主设计的某两级入轨飞行器标模开展并联分离特性研究,并与风洞试验数据进行对比分析,从而验证了NNW-FlowStar软件模拟飞行器并联分离特性的可靠性和有效性。研究表明:NNW-FlowStar软件可以较好模拟两级入轨飞行器并联分离特性,数值模拟结果与试验结果吻合较好,计算得到的流场结构与风洞试验一致,采用网格自适应技术可以有效提升模拟精度。两级入轨飞行器并联分离过程会经历组合体流动、缝隙流动、小通道流动、大通道流动,最终到自由流动等不同的典型流动阶段,激波结构快速变化,存在激波/激波干扰、边界层/边界层干扰和激波/边界层干扰等复杂的流动现象。 展开更多

关键词 两级入轨 并联分离 数值模拟 网格自适应 NNW-FlowStar

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基于自适应采样的导弹气动数据快速生成技术研究

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作者 付朋真 张克非 +2 位作者 陈江涛 张培红 周桂宇 《计算力学学报》 北大核心 2025年第2期243-248,共6页

导弹气动数据是开展导弹气动外形设计的基础,直接使用CFD计算和风洞试验耗时较长,代理模型能够使用现有少量气动数据来预测其他气动数据,采样方法是影响代理模型精度的主要因素。本文基于现有自适应采样方法提出一种基于最大最小缩放距... 导弹气动数据是开展导弹气动外形设计的基础,直接使用CFD计算和风洞试验耗时较长,代理模型能够使用现有少量气动数据来预测其他气动数据,采样方法是影响代理模型精度的主要因素。本文基于现有自适应采样方法提出一种基于最大最小缩放距离和交叉验证误差的混合自适应采样方法,针对某型导弹设计,通过少量CFD数值计算结果建立了代理模型,对其他状态下的导弹气动数据进行预测。对比随机采样和交叉验证采样算法,通过多个测试函数和导弹气动数据实例测试,该方法在升力系数指标中误差分别降低35.02%和44.08%,在阻力系数指标中误差分别降低了53.16%和45.17%。 展开更多

关键词 气动数据 代理模型 自适应采样 最大最小缩放距离 CFD数值计算

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振动环境中相机位置坐标与姿态角解算的实验研究 被引量：11

3

作者 张征宇 罗川 +2 位作者 孙岩 周桂宇 黄诗捷 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期56-59,65,共5页

我国高速暂冲式风洞洞体振动较大,故振动环境中的相机位置坐标与姿态角解算技术对模型变形视频测量(VMD)至关重要。为此,建立振动模拟实验平台,研究相机位置坐标与姿态角求解方法,结果表明:基于蒙特-卡洛法的相机位置坐标与姿态角求解... 我国高速暂冲式风洞洞体振动较大,故振动环境中的相机位置坐标与姿态角解算技术对模型变形视频测量(VMD)至关重要。为此,建立振动模拟实验平台,研究相机位置坐标与姿态角求解方法,结果表明:基于蒙特-卡洛法的相机位置坐标与姿态角求解法最适于振动环境中VMD测量的相机位置坐标与姿态角求解。 展开更多

关键词 模型变形测量 相机位置坐标与姿态角 振动环境 蒙特-卡洛法 试验平台

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T型尾翼颤振模型光学测量实验与弯扭特性解算 被引量：8

4

作者 孙岩 张征宇 +2 位作者 吕彬彬 罗川 周桂宇 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期100-104,共5页

在FL-26跨声速风洞半模试验段进行了某高速飞机T型尾翼颤振模型的光学测量实验,并依据测量结果解算了尾翼颤振模型的弯扭特性。颤振模型表面用白色圆点进行标记,用于记录模型表面的位移变化,两台固定在风洞试验段上壁板观察孔旁肋板上的... 在FL-26跨声速风洞半模试验段进行了某高速飞机T型尾翼颤振模型的光学测量实验,并依据测量结果解算了尾翼颤振模型的弯扭特性。颤振模型表面用白色圆点进行标记,用于记录模型表面的位移变化,两台固定在风洞试验段上壁板观察孔旁肋板上的400万像素工业相机用来采集图像,采集到的图像通过自主开发的图像解算软件进行图像的识别与求解,计算出尾翼颤振模型表面标记点的三维坐标。模型表面标记点的三维坐标通过坐标变化转换到风洞气流坐标系中,利用不同时刻模型表面坐标的变化计算模型剖面扭角和弹性轴位移的分布。T型尾翼右平尾图像采集实验与弯扭特性计算结果表明,非接触光学测量技术可以用于高速颤振试验的定量分析中。 展开更多

关键词 T型尾翼 颤振 光学测量 弯扭特性 风洞实验

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风洞模型静弹性变形对气动力影响研究 被引量：6

5

作者 孙岩 张征宇 +2 位作者 邓小刚 杨党国 周桂宇 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2013年第3期294-300,共7页

介绍了一种基于模型变形视频测量系统和计算空气动力学研究静弹性变形对气动力影响的方法。利用模型变形视频测量系统获取模型在气动载荷作用下的静弹性变形,驱动模型表面网格运动,得到模型变形后的表面CFD计算网格。CFD计算变形前后网... 介绍了一种基于模型变形视频测量系统和计算空气动力学研究静弹性变形对气动力影响的方法。利用模型变形视频测量系统获取模型在气动载荷作用下的静弹性变形,驱动模型表面网格运动,得到模型变形后的表面CFD计算网格。CFD计算变形前后网格外形下的气动力,研究模型变形对模型气动特性的影响。对一大展弦比连接机翼的测量与计算结果进行了分析,分析结果表明:模型变形对升力系数影响最大发生在升力线性变化的最大迎角附近,模型变形对阻力系数影响最大发生在失速迎角附近,模型静弹性变形对气动力的最大影响量远远超出风洞测力实验的精度指标,因此开展风洞模型静弹性变形影响研究与修正是十分必要的。 展开更多

关键词 风洞模型 静弹性变形 气动力 模型变形测量 CFD

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2.4m跨声速风洞的模型位移视频测量精度研究 被引量：9

6

作者 张征宇 喻波 +3 位作者 罗川 孙岩 周桂宇 黄诗捷 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期79-82,共4页

风洞试验中模型的位置和变形测量对试验数据精准度至关重要。为此，创建2．4m跨声速风洞的模型位移视频测量系统，提出度量其测量误差的方法，并实验研究其测量精度。研究发现，试验中的振动对测量精度影响极大，采用振动环境中相机位... 风洞试验中模型的位置和变形测量对试验数据精准度至关重要。为此，创建2．4m跨声速风洞的模型位移视频测量系统，提出度量其测量误差的方法，并实验研究其测量精度。研究发现，试验中的振动对测量精度影响极大，采用振动环境中相机位、姿解算方法后，试验段底部的编码标记点的测量误差从22．80-48．48mm降至0．03～0．64mm。 展开更多

关键词 模型位移测量 风洞试验 振动环境

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基于雅可比矩阵精确计算的GMRES隐式方法在间断Galerkin有限元中的应用 被引量：5

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作者 龚小权 贾洪印 +2 位作者 陈江涛 赵辉 周桂宇 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2019年第1期121-132,共12页

为改善高阶间断Galerkin有限元方法(DG)时间推进效率,在三维非结构网格下针对该方法建立了并行广义最小残差(Generalized Minimal Residual,GMRES)隐式时间迭代方法,GMRES方法基于科学计算工具包PETSc中的Krylov子空间求解器实现。为进... 为改善高阶间断Galerkin有限元方法(DG)时间推进效率,在三维非结构网格下针对该方法建立了并行广义最小残差(Generalized Minimal Residual,GMRES)隐式时间迭代方法,GMRES方法基于科学计算工具包PETSc中的Krylov子空间求解器实现。为进一步提高GMRES的计算效率,发展了方程组右端项残值雅可比精确计算方法,针对无黏通量Roe格式和黏性通量BR2(Bassi Rebay 2)黏性计算方法,分别解析给出其对守恒变量多项式自由度的雅可比矩阵。基于建立的方法首先采用NACA0012翼型研究了GMRES的重启次数及收敛参数对方法收敛性影响,然后采用无黏及黏性算例对比研究了基于雅可比矩阵不同计算方法的GMRES计算效率,同时对比研究了雅可比矩阵完全近似求解下GMRES和LU-SGS(Lower Upper-Symmetric Gauss-Seidel)的计算效率。结果表明,建立的基于右端项残值雅可比矩阵精确求解的GMRES方法能够大幅提高不同精度DG方法的CFL(CourantFriedrichs-Lewy)数,相比前面提到的其它方法具有更高的计算效率,其收敛速度实现量级以上的提高。 展开更多

关键词 隐式迭代 间断Galerkin有限元方法 GMRES 精确雅可比矩阵 计算效率

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NFFD控制点分布对气动外形优化的影响 被引量：3

8

作者 马明生 唐静 +1 位作者 李彬 周桂宇 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期676-684,共9页

基于非均匀有理B样条的自由型面变形(NFFD)技术具有对变形对象普适性和控制点影响区域局部性的特点,广泛应用于气动外形优化。本文通过扩展控制体和合理布置外侧控制点,实现了NFFD技术在参数化曲面并改变曲面形状时,同步变形控制体内的... 基于非均匀有理B样条的自由型面变形(NFFD)技术具有对变形对象普适性和控制点影响区域局部性的特点,广泛应用于气动外形优化。本文通过扩展控制体和合理布置外侧控制点,实现了NFFD技术在参数化曲面并改变曲面形状时,同步变形控制体内的表面网格和空间网格,并从理论上保证了控制体边界内外的网格协调。基于离散伴随方法求取梯度,分别采用拟牛顿(QN)法和序列二次规划(SQP)优化方法,通过从初始翼型NACA0012到标准翼型EH1590的反设计,研究了NFFD控制点数量和分布对设计结果的影响。在某飞翼标模单点全机升阻比优化应用中,改进控制点分布后获得了更高的升阻比,收敛速度显著提高。 展开更多

关键词 气动优化 反设计 自由型面变形 网格变形 控制点分布 翼型 飞翼

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激波/湍流边界层干扰压力脉动特性数值研究 被引量：5

9

作者 童福林 段俊亦 +1 位作者 周桂宇 李新亮 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1829-1841,共13页

激波/湍流边界层干扰问题广泛存在于高速飞行器内外流动中,激波干扰会导致局部流场出现强压力脉动,严重影响飞行器气动性能和飞行安全.为了考察干扰区内脉动压力的统计特性,对来流马赫数2.25,激波角33.2°的入射激波与平板湍流边界... 激波/湍流边界层干扰问题广泛存在于高速飞行器内外流动中,激波干扰会导致局部流场出现强压力脉动,严重影响飞行器气动性能和飞行安全.为了考察干扰区内脉动压力的统计特性,对来流马赫数2.25,激波角33.2°的入射激波与平板湍流边界层相互作用问题进行了直接数值模拟研究.在对计算结果进行细致验证的基础上,分析比较了干扰区外层和物面脉动压力的典型统计特征,如脉动强度、功率谱密度、两点相关和时空关联特性等,着重探讨了两者的差异及其原因.研究发现,激波干扰对外层和物面压力脉动的影响差异显著.分离区内脉动以低频特征为主,随后再附区外层压力脉动的峰值频率往高频区偏移,而物面压力脉动的低频能量仍相对较高.两点相关结果表明,外层和物面脉动压力的展向关联性均明显强于其流向,前者积分尺度过激波急剧增长随后缓慢衰减,而后者积分尺度整体上呈现逐步增大趋势.此外,时空关联分析结果指出,脉动压力关联系数等值线仍符合经典的椭圆形分布,干扰区下游压力脉动对流速度将减小,外层对流速度仍明显高于物面. 展开更多

关键词 激波/湍流边界层干扰 压力脉动 功率谱密度 两点相关 时空关联

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带鼓包的背负式大S弯进气道流场特性及参数影响规律 被引量：2

10

作者 贾洪印 周桂宇 +2 位作者 唐静 吴晓军 马明生 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期572-579,共8页

背负式进气口结合大S弯内管道的进气系统设计方案,由于其良好的隐身特性,在各类作战飞机上得到了广泛应用。利用自主开发的大规模并行流场解算器,对某带鼓包的背负式大S弯进气道流场特性及参数影响规律进行了一体化数值模拟研究。首先... 背负式进气口结合大S弯内管道的进气系统设计方案,由于其良好的隐身特性,在各类作战飞机上得到了广泛应用。利用自主开发的大规模并行流场解算器,对某带鼓包的背负式大S弯进气道流场特性及参数影响规律进行了一体化数值模拟研究。首先介绍了采用的数值模拟方法,通过大S弯进气道模型,验证了程序对进气道内分离流动预测的可靠性;在此基础上,对带鼓包背负式大S弯进气道在超声速来流情况下入口激波分布、进气道内部流动情况以及出口流场的气流品质进行了分析,对比分析了不同鼓包高度和唇缘后掠角对进气道性能的影响,结果显示:进气道内独特的S弯设计,会导致流动分离和二次流,造成总压损失;不同外部几何参数对进气道性能影响很大,在一定范围内,适当降低鼓包高度或减小唇缘后掠角,有利于进气道性能改善。 展开更多

关键词 背负式 大S弯进气道 鼓包 总压恢复 二次流 参数影响

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基于FlowStar软件的栅格舵气动特性模拟 被引量：2

11

作者 张培红 贾洪印 +3 位作者 郭勇颜 周桂宇 吴晓军 赵炜 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期531-538,共8页

栅格舵是由外部边框和内部若干薄栅格组成的一种新型气动力面和控制面。由于其具有尺寸小、重量轻和易折叠等结构特点,以及升力特性好、铰链力矩小和压心位置随马赫数变化小等良好的气动性能,越来越受到重视和广泛应用。但是,由于栅格... 栅格舵是由外部边框和内部若干薄栅格组成的一种新型气动力面和控制面。由于其具有尺寸小、重量轻和易折叠等结构特点,以及升力特性好、铰链力矩小和压心位置随马赫数变化小等良好的气动性能,越来越受到重视和广泛应用。但是,由于栅格舵是特殊的蜂窝结构,常规的结构网格生成困难,并且栅格壁之间存在严重的波系干扰,流场结构复杂,给数值模拟带来了挑战。本文针对栅格舵流场结构复杂、网格生成和数值模拟难度大的难题,采用国家数值风洞工程(NNW)项目团队自主开发的非结构混合网格流场软件FlowStar,对栅格舵气动特性开展了数值模拟研究。首先,通过十字栅格舵全弹标模外形,验证了数值模拟方法的可靠性。然后,通过研究栅格不同形状对栅格舵气动特性的影响规律,给出了栅格舵设计时尽量采用气动性能较高和结构强度较好的菱形栅格,以及尽可能少用或不用正三角形栅格的指导建议。最后,开展了类Space X迎风面局部弧形栅格舵气动特性模拟研究,结果表明,弧形后掠可以有效降低阻力,提高升阻比;攻角为0°时,与平直栅格舵相比,弧形后掠栅格舵在亚跨声速阶段,阻力降低约8%,马赫数大于2时,阻力降低约15%。本文研究可为栅格舵的设计提供参考和指导。 展开更多

关键词 非结构混合网格 FlowStar软件 栅格舵 国家数值风洞

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非结构混合网格在气动热标模模拟中的应用 被引量：1

12

作者 张培红 张耀冰 +3 位作者 赵炜 周桂宇 吴晓军 杨福军 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期779-786,共8页

非结构混合网格消除了结构网格节点的结构性限制,可以较好地处理边界,同时兼顾了粘性边界层模拟的需求,具有灵活性大、对复杂外形适应能力强和生成耗时短等优点,在飞行器气动特性模拟中得到广泛应用。本文针对非结构混合网格的特点,把... 非结构混合网格消除了结构网格节点的结构性限制,可以较好地处理边界,同时兼顾了粘性边界层模拟的需求,具有灵活性大、对复杂外形适应能力强和生成耗时短等优点,在飞行器气动特性模拟中得到广泛应用。本文针对非结构混合网格的特点,把前期针对非结构混合网格气动力高精度模拟发展改进的梯度计算方法和Roe格式熵修正方法推广应用到气动热流的数值模拟。以典型钝锥标模外形的高超声速绕流为研究对象,开展了不同网格形式和第一层网格不同间距的影响研究。结果表明,热流计算时,头部物面网格最好采用四边形或四边形交叉剖分得到的三角形网格,物面法向的网格雷诺数取20左右,为热流计算时非结构混合网格的生成提供了指导,同时验证了计算方法的有效性和可靠性。 展开更多

关键词 非结构混合网格 气动热 数值模拟 标模

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电子信息类大学生创新创业实践能力培养研究 被引量：3

13

作者 张超洋 周桂宇 魏康林 《湖南邮电职业技术学院学报》 2022年第4期51-53,81,共4页

社会的快速发展使得高校对学生的创新创业实践能力培养成为必须,同时学生创新创业能力的培养也成为各高校现代化发展中的重点目标之一。特别是对于电子信息类一流本科而言,创新创业实践能力的高低已经成为学生综合素质与学校综合教学水... 社会的快速发展使得高校对学生的创新创业实践能力培养成为必须,同时学生创新创业能力的培养也成为各高校现代化发展中的重点目标之一。特别是对于电子信息类一流本科而言,创新创业实践能力的高低已经成为学生综合素质与学校综合教学水平的重要评判指标。基于此,以电子信息类一流本科高校为例,分析了电子信息类大学生创新实践能力培养的可行性、培养中存在的不足,以此来探究符合电子信息类高校学生创新创业实践能力培养的路径与体系,以推动院校的进一步发展,为社会培养出更多的复合型应用人才。 展开更多

关键词 一流本科 创新创业 实践能力 三全育人

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抗战时期报刊广告中女性形象的塑造分析——以1938—1942年《新民报》女性商品广告为例

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作者 颜春龙 周桂宇 《传媒论坛》 2024年第15期82-84,114,共4页

女性商品广告在塑造女性形象、反映女性社会地位方面有非常重要的借鉴意义。抗战时期的《新民报》不仅积极宣传抗日、主张和平民主,并且十分注重广告业务的拓展,是当时用以了解战事详情和社会生活的典型报刊。在战火纷飞的年代,女性也... 女性商品广告在塑造女性形象、反映女性社会地位方面有非常重要的借鉴意义。抗战时期的《新民报》不仅积极宣传抗日、主张和平民主,并且十分注重广告业务的拓展,是当时用以了解战事详情和社会生活的典型报刊。在战火纷飞的年代,女性也有很大一部分打破了桎梏,走向社会去追求新时代、新风尚,社会地位也得到极大的提升。以1938—1942年《新民报》女性商品广告为研究对象,通过报刊广告的背景介绍、女性商品广告的文本梳理,来探寻抗战时期的报刊广告塑造了何种女性形象。 展开更多

关键词 抗战时期 女性形象 新民报 女性商品广告

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