航空CFD四十年的成就与困境

作者： 阎超   来源： 航空学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空   CFD   飞行器   空气动力学   湍流  

描述： 从20世纪80年代开始，基于Euler/RANS方程的CFD在航空领域得到了迅速的发展和广泛的应用，成为航空飞行器研制和空气动力学研究的重要手段。通过将论述和实例相结合的方法，综述了40年来CFD在军用和民用航空等方面取得的辉煌成就，同时也分析了其存在的不足，尤其是一直存在的艰难的瓶颈难题，即由于湍流模型能力不足导致的分离流模拟困难。对航空CFD的发展，从湍流模型和计算方法两个核心方面进行了讨论。最后给出了简要的总结和对未来发展的展望。

CFD在螺旋桨飞机滑流影响研究中的应用

作者： 马率   邱名   王建涛   缪涛   江雄   来源： 航空学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： CFD   螺旋桨飞机   滑流   重叠网格   非定常  

描述： 通过求解绝对坐标系下的非定常雷诺平均Navier-Stokes方程,计算了非定常滑流对某飞机巡航构型低速状态的气动特性影响。为描述螺旋桨桨叶的相对运动,采用了动态重叠网格技术,并在并行环境下采用全隐式双时间步方法和多重网格技术来保证时间精度和提高计算效率。将计算结果与试验结果相比较,在线性段,计算得到的升力系数与试验值总体偏差不超过2%,阻力系数相对试验值而言整体偏大,基本控制在8%左右,俯仰力矩系数的计算结果与试验值趋势一致。总结了滑流对螺旋桨飞机宏观气动特性的影响规律,由于滑流在空间发展过程中不断与周围空气相混合,使得滑流边界逐渐"模糊",因此滑流流管在空间发展过程中的巨大畸变对滑流影响的分析工作带来了难度。针对这种现象,本文将有/无滑流的流场进行对比,通过当地动压增量来定义滑流的加速效应边界,以及通过当地气流角增量来定义滑流的洗流效应边界。该方法能较好地捕捉和解释由于滑流对飞机部件干扰而使得飞机方向安定性呈现的非线性现象,初步揭示了螺旋桨滑流复杂尾迹流动的特点,在螺旋桨飞机非定常滑流影响机理研究方面具有一定的参考价值。

航空刹车机轮自然对流的数值模拟

作者： 杨力   刘文胜   马运柱   杨肃   李奇宏   来源： 航空精密制造技术 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： CFD   自然对流   航空机轮刹车   数值模拟   环形腔  

描述： 采用商业软件Fluent对简化的航空机轮内部腔体的自然对流进行数值模拟,得到了中间环形狭缝瑞利数在106～1011范围下腔体内部的流动换热规律。对腔体内部的复杂的流动和换热进行分析,获得了机轮内部腔体关键部位的流动特征,并拟合出了刹车盘面与轮毂间对流换热的关联式。当环缝内瑞利数达到108,流动进入湍流状态。同时将数值模拟的结果与有关文献做了对比,证明了本文计算方法的正确性。

基于CFD分析的某型飞机APU舱超温问题的计算和分析

作者： 陈明生   詹大可   李符建   田傲   王乐   来源： 中国科技信息 年份： 2020 文献类型 ： 期刊 关键词： CFD   开车过程   散热设计   APU   某型飞机  

描述： 基于CFD分析的某型飞机APU舱超温问题的计算和分析

飞机客舱与登机廊桥内热舒适性数值模拟分析

作者： 郝贵和   梁小贝   来源： 中国民航大学学报 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： CFD   登机廊桥   热舒适性   气流组织   桥载空调  

描述： 飞机停靠站时,需要桥载空调来维持飞机客舱和廊桥内部的热舒适性,合理的桥载空调控制既能保证要求的舒适程度,又可实现节能环保。为此对飞机客舱与登机廊桥环境进行数值模拟(CFD),分析其温度场和速度场,应用两者内部的空气分布特性和温度、风速的不均匀系数作为热舒适性评价指标,研究桥载空调送风速度与飞机客舱和廊桥内部热舒适性的关系。研究显示只有当送风速度选取适当才能保证空气分布特性指标(ADPI)取得最大值,在最佳送风速度时,不同的气流组织形式对热舒适性的影响不同,均匀的送风模式能更好地满足人们对热舒适性的要求。CFD研究得到的桥载空调送风速度及送风模式与热舒适性的关系,可为桥载空调的合理控制提供依据。

高速飞机总静压探头的气动设计、仿真和测试

作者： 杜振宇   石岩   张亚军   来源： 计测技术 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： CFD   飞行校测   风洞测试   总静压探头   气动设计  

描述： 阐述了高速飞机总静压探头的气动设计、CFD仿真、风洞测试、飞行校测。通过旋成体理论实现总静压探头补偿型面在设计阶段的快速调整,通过商用CFD软件得出静压误差的仿真。设计的总静压探头气动性能需要通过风洞测试的验证,并最终通过飞行校测验证其是否满足使用要求。

基于CFD计算域分区耦合技术的航空微型溢流阀流固耦合全域数值计算

作者： 朱嘉兴     李奕宁     牛世勇     田一松     李頔     解一鸣   来源： 航空学报 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： CFD   微型阀   灵敏度分析   流固耦合   瞬态流场特性  

描述： 飞机液压作动系统微型插装式溢流阀具有微形流道结构，内部瞬时流体输运规律及诱发两相流的机制尚不明确，产品特性参数对性能的影响尚未明晰，亟需发展相关的仿真模型进行分析研究并开展实验验证工作。以某航空液压作动系统用微型插装式溢流阀为研究对象进行了仿真和试验研究。在仿真计算时，考虑了阀芯运动造成的溢流阀全域结构变化以及边界条件迁移的影响，在流固耦合的基础上提出了一种针对该型溢流阀流道结构的CFD计算域分区耦合技术，并以此完成了全域数值计算模型的建模工作。基于全空化模型、湍流模型和阀芯动力学计算模型，该CFD仿真模型可实现对溢流阀全工作周期内瞬态特性的准确模拟，可得到流体压力场、流体速度场、空化相变特性及运动组件动力学特性随阀芯动作的动态衍变规律。另一方面，搭建了溢流阀性能试验台用于验证仿真模型的正确性。并基于代理模型技术构建了CFD模型输入输出之间映射关系的Kriging模型，极大提升了原模型的计算效率。将其应用于较大计算规模的模型评估，以此进行了启闭及流量特性参数对输入参数的全局灵敏度分析。最后，以结果指导产品研制过程的优化。结果表明：该型溢流阀的启闭过程连续、迅速且稳定，可有效保障系统安全。仿真得到的压力-流量结果与试验数据较为吻合，全周期内最大误差保持在5%以内。弹簧特性和位移限制位置对溢流阀的启闭特性产生较大影响，需要在研制过程进行重点关注。本文工作有助于深入理解微型插装溢流阀内部复杂流动机理，可对其研制过程形成理论指导，对其所处液压作动系统的运行可靠性和稳定性提升具有较为重要的价值。

航空计算技术工业软件云化研究

作者： 徐瑞     杨永     胡春馨     郭文彬   来源： 山西电子技术 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： CFD   微服务   工业软件   容器技术   云计算  

描述： CFD软件作为CAE工业软件中的一种，主要针对空气动力学进行仿真计算。传统的CFD软件部署在高性能计算环境，用计算数值求解流体力学问题。本文从传统的计算部署现状分析及瓶颈出发，基于云计算的基础架构虚拟化、集群技术、工业软件服务化、容器部署应用、容器调度技术介绍，阐述了云计算对CFD工业软件计算技术效率提升和创新应用的支持。通过对工业软件基于云计算技术的云化研究探讨，对构建基于下一代云计算服务大平台的工业软件平台创新研发体系具有重要意义。

考虑通风效应的飞机货舱烟雾探测器布局

作者： 钟德超     杨军     谢萌   来源： 航空工程进展 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： CFD   飞机货舱   通风   火灾烟雾   探测器布局  

描述： 目前较多机型的飞机货舱都带有通风功能，探究通风效应对飞机货舱烟雾扩散的影响并确定通风工况下货舱内的烟雾探测器布局对飞行安全具有重要意义。采用计算流体力学方法建立DC-10飞机货舱火灾烟雾扩散数值模型，仿真分析火灾烟雾的流场特征；采用流场本征正交分解（POD）理论揭示通风对火灾烟雾流场的影响机理；采用仿真与实验相结合的方法研究通风工况下货舱内的烟雾探测器布局，并通过实验对比3种不同探测器布局的响应性能。结果表明：通风会抑制火灾烟雾的向上扩散，并延缓烟雾到达货舱顶棚的时间；随着通风量的增加，流场中小尺度无序流动模态所占能量的比例增加而烟雾贴近货舱顶棚进行贴壁运动的大尺度流动模态能量占比减小，导致烟雾到达顶棚的时间延长；在通风的飞机货舱内，最佳的探测器布局是将探测器安装在靠近货舱角落远离通风口的位置。

桥载空调制热下飞机客舱热舒适性数值模拟

作者： 林家泉   刘明良   来源： 中国民航大学学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： CFD   ADPI   B737客舱   热舒适性   曲线拟合   桥载空调  

描述： 应用计算流体动力学(CFD)技术建立了B737飞机经济客舱内环境和人体的三维模型,模拟冬季寒冷气候环境下桥载空调对飞机客舱制热供暖时的客舱内空气流场,分析了桥载空调不同送风速度对温度场、风速场、人体热舒适性的影响。以空气分布特性指标(ADPI, air diffusion performance index)作为客舱内人体热舒适评价依据。通过利用采样点处温度值和风速值计算得到客舱内ADPI,并对不同送风速度下的ADPI进行描点和高斯曲线拟合,得到其与桥载空调送风速度之间的函数关系,从而确定满足要求热舒适性下的送风速度范围,为桥载空调的控制及调节提供理论依据。