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题名三维超声速压力反问题的特征线求解技术
被引量：3
- 1
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作者
赵玉新
蓝庆生
赵一龙
刘红阳
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机构
国防科技大学高超声速冲压发动机技术重点实验室
中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所
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出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第10期2340-2350,共11页
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基金
国家自然科学基金(11472304)
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文摘
为了进一步探索三维超声速气动反问题的求解方法,基于双特征线理论及Butler解法,研究了三维超声速流线压力反问题的适定性。为了确保解的唯一性,提出在限定壁面膨胀/压缩方向时存在壁面压力与三维坐标的一一映射关系。基于该映射关系,提出了三维压力反问题的双特征线求解技术(iMOC-3D求解器)。采用Prandtl-Meyer膨胀波、Busemann进气道的理论解,对iMOC-3D求解方法的膨胀、压缩过程进行了精度评估,误差均为1×10^(-4)量级。为了进一步验证设计方法的可靠性和易控性,设计了进口为矩形和三角形的超声速喷管;通过设计壁面压力分布,完成了均匀膨胀的轴对称喷管设计,并将设计结果与数值模拟进行对比验证。研究表明:预设三维流线下游未知点的压力值,存在多个流动方向满足该压力条件,即该问题的解不唯一,因此三维超声速流线压力反问题是非适定的。对比验证表明:所设计的流场与CFD计算得到的等值线符合得较好,流场参数的最大误差为1%。因此,所提出的双特征线解法具有一定的可靠性,有望为三维超声速流道设计提供新思路。
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关键词
三维压力反问题
双特征线方法
三维超声速气动设计
数值方法
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Keywords
Three-dimensional pressure inverse problem
Bicharacteristics method
Three-dimensional supersonic aerodynamic design
Numerical method
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分类号
V434.1
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名三维超声速流动的压力反问题
被引量：6
- 2
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作者
蓝庆生
赵玉新
赵一龙
刘红阳
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机构
国防科技大学高超声速冲压发动机技术重点实验室
中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所
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出处
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2017年第3期429-435,共7页
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基金
国家自然科学基金(11472304)
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文摘
为了进一步探索三维超声速流道的设计方法,采用一种预设壁面压力分布计算壁面型线的思想,并结合双特征线方法提出一种全三维超声速流动压力反问题的求解方法。在三维超声速流场设计中,可直接根据来流条件和壁面压力分布求解壁面的三维坐标,通过空间步进的方式,使得解在一系列解平面上推进,从而使得所设计的型面与预设的壁面压力分布相容。通过Prandtl-Meyer膨胀波的理论解验证了该格式的设计精度。根据预设的压力分布,设计了圆形和椭圆形入口的三维超声速喷管,并将设计方法与数值模拟进行对比验证。验证结果表明:所设计的流场与CFD计算得到的等值线符合得较好,因此基于双特征线的压力反问题求解方法具备三维超声速气动设计的能力,并具有纯三维、高精度、壁面压力分布可控的优势,对未来高超声速气动设计应用将起到重要的支撑作用。
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关键词
压力反问题
双特征线方法
三维超声速气动设计
壁面压力分布可控
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Keywords
pressure inverse problem
bicharacteristics method
three-dimensional supersonic aerodynamic design
controllable wall pressure distribution
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分类号
V434.1
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名三维曲面激波反问题的参考平面解法
被引量：2
- 3
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作者
赵玉新
蓝庆生
赵一龙
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机构
国防科学技术大学高超声速冲压发动机技术重点实验室
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出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第11期2454-2462,共9页
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基金
国家自然科学基金(11472304)
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文摘
为了进一步探索三维超声速气动反问题的求解方法,从降维的三维特征线方法出发,推导出适用于参考平面法的特征方程和相容方程,并提出曲面激波反问题的求解方法。该设计方法可以把三维流场切为多个横截平面。在参考平面内,通过局部迭代求解准二维的特征方程和相容方程;在垂直于参考平面方向,通过引入整体迭代法来确定解面上的交叉导数,使结果达到二阶精度。采用泰勒-麦科尔流动和斜激波关系式验证了该设计方法的精度,其中压力的相对误差分别为1.3×10^(-3),6.1×10^(-5)。为了进一步验证设计方法的可靠性,设计了在3°来流攻角情况下,产生圆锥激波的三维型面,并采用商用软件Fluent验证所设计的三维构型。对比结果表明:所设计的流场与CFD数值模拟结果符合得较好,且流场参数最大误差不超过2%。
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关键词
曲面激波反问题
参考平面法
三维超声速气动设计
特征线法
圆锥激波
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Keywords
Inverse problem of curved shock wave
Reference plane method
Three-dimensional supersonic aerodynamics design
Characteristics method
Conical shock wave
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分类号
V434.1
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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