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基于动态重叠网格的折叠翼展开过程非定常气动加热数值模拟
1
作者
何绍荃
石友安
+2 位作者
何琨
李少壮
姚杰
《空气动力学学报》
北大核心
2025年第8期59-73,I0001,共16页
相比于传统高速飞行器,折叠翼飞行器除了面临常规固定翼的气动加热问题外,还面临翼展开过程中带来的局部热扰动问题,对防热设计提出严峻挑战。针对折叠翼飞行器动态展开过程中的气动热环境特性,建立了基于刚体运动理论和动态重叠网格方...
相比于传统高速飞行器,折叠翼飞行器除了面临常规固定翼的气动加热问题外,还面临翼展开过程中带来的局部热扰动问题,对防热设计提出严峻挑战。针对折叠翼飞行器动态展开过程中的气动热环境特性,建立了基于刚体运动理论和动态重叠网格方法的非定常数值模拟方法。通过构建折叠翼简化模型,系统分析了翼面展开过程中的非定常流场演化特征及其气动加热规律。研究结果表明:与准定常仿真计算结果相比,两种方法得到的热流分布总体上基本一致,但是在局部存在由非定常热效应产生的热流差异:随着折叠翼面展开,翼尖和翼中部处非定常热效应凸显,翼尖处热扰动与当地线速度较大有关,翼中部处热扰动与时变的波系干扰和热累积有关;飞行攻角对大折叠角度状态下翼前缘热流影响较为明显,攻角–10°与10°的热流在相同位置的差值可达2055 kW/m^(2);飞行马赫数减小,翼前缘受到的激波干扰强度减弱,翼前缘热流分布的起伏程度也相应减弱。本研究揭示了折叠翼动态展开过程中的关键热环境特征,为高速变体飞行器的防热设计提供了理论依据。
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关键词
折叠翼飞行器
动态重叠网格
非定
常
气动加热
准定常数值计算
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职称材料
错列布置下游圆柱尾流驰振特性的数值模拟与荷载分析
被引量：
1
2
作者
傅亨仁
王灵芝
+1 位作者
晏致涛
孙毅
《重庆大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第9期73-82,共10页
尾流驰振气动荷载在实验中测量较为复杂,利用Fluent数值模拟可以较快得到尾流驰振全过程的气动荷载并加以分析。采用基于2DRANS的SST k-ω非平稳湍流模型,利用ICEM对流域进行结构化网格划分,结合动网格技术以及用户自定义接口编程,将计...
尾流驰振气动荷载在实验中测量较为复杂,利用Fluent数值模拟可以较快得到尾流驰振全过程的气动荷载并加以分析。采用基于2DRANS的SST k-ω非平稳湍流模型,利用ICEM对流域进行结构化网格划分,结合动网格技术以及用户自定义接口编程,将计算结构响应的Newmark-β代码嵌入Fluent软件进行流固耦合数值模拟。假定上游圆柱固定,下游圆柱简化为两自由度的弹簧振子,在流向间距和横向间距为L/D=2、T/D=1,折减风速V_(r)=6-50,雷诺数Re=2.4×10^(3)~2.82×10^(4)的范围内,研究了下游圆柱的尾流驰振特性,并将模拟得到的尾流驰振结果与准定常数值计算结果进行对比分析。结果表明,尾流驰振振幅会随着折减风速增加而接近线性增加,Fluent数值模拟结果与已有实验结果吻合较好,验证了SST k-ω湍流模型模拟尾流驰振的可行性;在涡激共振区尾流抑制了下游圆柱表面的随机涡脱;下游圆柱尾流驰振运动轨迹为具有明确方向性和自限性的椭圆环;准定常数值计算方法对涡脱频率和自然频率的高倍频考虑不足,但是2种方法得到的位移时程结果吻合度非常高,自振频率的前四阶倍频的自激力对振动位移响应起主要控制作用,在一定程度上说明尾流驰振是一种自激振动。
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关键词
尾流驰振
2DRANS的SST
k-ω非平稳湍流模型
流固耦合
准定常数值计算
方法
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职称材料
题名
基于动态重叠网格的折叠翼展开过程非定常气动加热数值模拟
1
作者
何绍荃
石友安
何琨
李少壮
姚杰
机构
中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所
出处
《空气动力学学报》
北大核心
2025年第8期59-73,I0001,共16页
基金
国家自然科学基金(52276168)
高层次人才计划项目(2021-93,2021-326,2023-36)。
文摘
相比于传统高速飞行器,折叠翼飞行器除了面临常规固定翼的气动加热问题外,还面临翼展开过程中带来的局部热扰动问题,对防热设计提出严峻挑战。针对折叠翼飞行器动态展开过程中的气动热环境特性,建立了基于刚体运动理论和动态重叠网格方法的非定常数值模拟方法。通过构建折叠翼简化模型,系统分析了翼面展开过程中的非定常流场演化特征及其气动加热规律。研究结果表明:与准定常仿真计算结果相比,两种方法得到的热流分布总体上基本一致,但是在局部存在由非定常热效应产生的热流差异:随着折叠翼面展开,翼尖和翼中部处非定常热效应凸显,翼尖处热扰动与当地线速度较大有关,翼中部处热扰动与时变的波系干扰和热累积有关;飞行攻角对大折叠角度状态下翼前缘热流影响较为明显,攻角–10°与10°的热流在相同位置的差值可达2055 kW/m^(2);飞行马赫数减小,翼前缘受到的激波干扰强度减弱,翼前缘热流分布的起伏程度也相应减弱。本研究揭示了折叠翼动态展开过程中的关键热环境特征,为高速变体飞行器的防热设计提供了理论依据。
关键词
折叠翼飞行器
动态重叠网格
非定
常
气动加热
准定常数值计算
Keywords
folding-wing aircraft
dynamic overset grid
unsteady aerodynamic heating
quasi-steady numerical calculation
分类号
V211.3 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
错列布置下游圆柱尾流驰振特性的数值模拟与荷载分析
被引量：
1
2
作者
傅亨仁
王灵芝
晏致涛
孙毅
机构
重庆大学土木工程学院
重庆大学山地城市建设新技术教育部重点实验室
重庆科技学院建筑工程学院
出处
《重庆大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第9期73-82,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(51778097,52178458)
重庆市教委科学技术研究项目(KJQN202101521)
+1 种基金
实验室开放基金资助项目
重庆科技学院科研资助项目(ckrc2020011)。
文摘
尾流驰振气动荷载在实验中测量较为复杂,利用Fluent数值模拟可以较快得到尾流驰振全过程的气动荷载并加以分析。采用基于2DRANS的SST k-ω非平稳湍流模型,利用ICEM对流域进行结构化网格划分,结合动网格技术以及用户自定义接口编程,将计算结构响应的Newmark-β代码嵌入Fluent软件进行流固耦合数值模拟。假定上游圆柱固定,下游圆柱简化为两自由度的弹簧振子,在流向间距和横向间距为L/D=2、T/D=1,折减风速V_(r)=6-50,雷诺数Re=2.4×10^(3)~2.82×10^(4)的范围内,研究了下游圆柱的尾流驰振特性,并将模拟得到的尾流驰振结果与准定常数值计算结果进行对比分析。结果表明,尾流驰振振幅会随着折减风速增加而接近线性增加,Fluent数值模拟结果与已有实验结果吻合较好,验证了SST k-ω湍流模型模拟尾流驰振的可行性;在涡激共振区尾流抑制了下游圆柱表面的随机涡脱;下游圆柱尾流驰振运动轨迹为具有明确方向性和自限性的椭圆环;准定常数值计算方法对涡脱频率和自然频率的高倍频考虑不足,但是2种方法得到的位移时程结果吻合度非常高,自振频率的前四阶倍频的自激力对振动位移响应起主要控制作用,在一定程度上说明尾流驰振是一种自激振动。
关键词
尾流驰振
2DRANS的SST
k-ω非平稳湍流模型
流固耦合
准定常数值计算
方法
Keywords
wake galloping
2D RANS SST k-ω model
fluid-structure coupling
quasi-steady calculation method
分类号
TM723 [电气工程—电力系统及自动化]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于动态重叠网格的折叠翼展开过程非定常气动加热数值模拟
何绍荃
石友安
何琨
李少壮
姚杰
《空气动力学学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
错列布置下游圆柱尾流驰振特性的数值模拟与荷载分析
傅亨仁
王灵芝
晏致涛
孙毅
《重庆大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022
1
在线阅读
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职称材料
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