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高温化学非平衡效应对高超声速飞行器气动力/热影响的数值研究进展
被引量：
9
1
作者
莫凡
高振勋
+1 位作者
蒋崇文
李椿萱
《中国科学：物理学、力学、天文学》
CSCD
北大核心
2021年第10期22-37,共16页
本文主要针对高温化学非平衡效应对高超声速飞行器气动力热影响的数值研究进行了综述.首先分析了高温化学非平衡流动数值模拟中的物理化学模型影响,发现组分扩散系数模型会对完全催化壁条件下的气动热结果产生影响;不同化学动力学模型...
本文主要针对高温化学非平衡效应对高超声速飞行器气动力热影响的数值研究进行了综述.首先分析了高温化学非平衡流动数值模拟中的物理化学模型影响,发现组分扩散系数模型会对完全催化壁条件下的气动热结果产生影响;不同化学动力学模型对于激波/激波干扰等复杂流动区域预测的热流峰值差距甚至高达20%以上.壁面催化效应对气动热影响显著,有限催化模型目前仍在发展当中,其中运用气固表面有限速率化学反应动力学方法得到催化反应速率的模型更具发展潜力.材料烧蚀会在边界层内引入质量引射效应,同时热解气体还会与边界层中的高温空气组分发生复杂化学反应,总体上会显著降低气动热.高温化学非平衡效应对飞行器表面压强的影响主要存在两种机制:一种是激波后比热比变小会引起波后压强增大;另一种是脱体激波角变小进而减小波后压强,对航天飞机、返回舱等典型外形的升/阻力影响相对较小,而对力矩影响较大.最后,高温化学非平衡效应对高超声速湍流边界层的脉动特性产生影响,同时使壁面摩阻增加而热流降低,但并未改变湍流边界层的速度、密度、温度和组分浓度的标度律.
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关键词
高超声速
化学非平衡
催化/烧蚀
气动力/热
湍流边界层
原文传递
超声速理想膨胀喷流噪声的大涡模拟
被引量：
2
2
作者
施方成
高振勋
+3 位作者
田雨岩
蒋崇文
王田天
李椿萱
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期101-119,共19页
为探究亚格子模型和热效应对超声速喷流流场与声场的影响规律,采用LES/FW-H混合算法对超声速理想膨胀喷流开展了数值模拟参数研究。首先,通过对比数值模拟与实验数据详细验证了LES/FW-H混合算法的可靠性,并结合Tam相似谱理论确定了实验...
为探究亚格子模型和热效应对超声速喷流流场与声场的影响规律,采用LES/FW-H混合算法对超声速理想膨胀喷流开展了数值模拟参数研究。首先,通过对比数值模拟与实验数据详细验证了LES/FW-H混合算法的可靠性,并结合Tam相似谱理论确定了实验与数值模拟中声场出现偏差的原因在于实验中存在宽频激波噪声。之后,讨论了亚格子模型对流场平均量、湍流统计量和噪声特征的影响,数据对比表明动态Smagorinsky模型的模拟结果与隐式亚格子模型的结果一致,且均与已有实验和数值模拟结果相符;而采用常系数Smagorinsky模型将导致流场和声场结果出现明显偏差。最后,通过改变喷流出口总温研究了热效应对超声速理想膨胀喷流流场与声场的影响,研究发现喷流总温升高增大了无量纲的高频流向速度脉动,同时对远场高频噪声具有显著的增强效应。
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关键词
气动声学
可压缩湍流
超声速理想膨胀喷流
喷流噪声
大涡模拟
原文传递
可压缩流动模拟的多重网格-扰动域推进方法
被引量：
1
3
作者
胡姝瑶
蒋崇文
李椿萱
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第11期103-117,共15页
针对可压缩流动数值模拟的加速需求,在作者前期提出的扰动域推进计算框架下,融入多重网格加速技术,提出了多重网格-扰动域推进方法。建立了粗、细网格上动态计算域的更新逻辑与高效算法,并针对多重网格方法的特点,对粗网格初始化、增大...
针对可压缩流动数值模拟的加速需求,在作者前期提出的扰动域推进计算框架下,融入多重网格加速技术,提出了多重网格-扰动域推进方法。建立了粗、细网格上动态计算域的更新逻辑与高效算法,并针对多重网格方法的特点,对粗网格初始化、增大对流动态域等步骤进行了改进。设计了新型粗网格生成策略,可消除结构网格粗网格生成对单元数目的限制。典型算例验证表明,多重网格-扰动域推进方法可同时降低粗、细网格上的计算量并减少总迭代步数;通过在粗、细网格上同时采用随数值扰动传播而增大、随求解收敛而缩小的动态计算域,多重网格-扰动域推进方法可在传统多重网格方法加速的基础上再将计算效率提升57.9%。
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关键词
可压缩流动
加速技术
扰动域推进方法
动态计算域
多重网格法
原文传递
跨声速盒式翼布局双翼气动干扰研究
被引量：
1
4
作者
卓梅芳
蒋崇文
李椿萱
《气体物理》
2017年第6期28-38,共11页
盒式翼布局相对常规布局可以很大程度地减小诱导阻力同时平滑的升力分布有利于减小跨声速激波阻力但双翼间的气动干扰是跨声速盒式翼布局存在的主要问题.为掌握跨声速双翼气动干扰特性选用超临界翼型RAE2822作为双翼翼型对M=0.75正负交...
盒式翼布局相对常规布局可以很大程度地减小诱导阻力同时平滑的升力分布有利于减小跨声速激波阻力但双翼间的气动干扰是跨声速盒式翼布局存在的主要问题.为掌握跨声速双翼气动干扰特性选用超临界翼型RAE2822作为双翼翼型对M=0.75正负交错两种情况下双翼几何参数对布局升阻特性的影响进行数值研究.结果表明增大双翼的纵向距离可以减弱双翼间气动干扰使升阻比提高至无干扰升阻比.其中前翼在下、后翼在上的负交错布局在双翼纵向距离为1.5倍上翼弦长时即可接近无干扰升阻比更有利于提升布局的升阻特性.负交错时双翼的垂直间距对布局升阻比影响不大无翼差角且减小前翼弦长有利于提高升阻比.
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关键词
盒式翼
跨声速
双翼干扰
交错
升阻特性
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职称材料
题名
高温化学非平衡效应对高超声速飞行器气动力/热影响的数值研究进展
被引量：
9
1
作者
莫凡
高振勋
蒋崇文
李椿萱
机构
北京航空航天大学航空科学与工程学院
中国航天科技集团公司航天飞行器气动热防护实验室
出处
《中国科学：物理学、力学、天文学》
CSCD
北大核心
2021年第10期22-37,共16页
基金
国家数值风洞工程项目(编号:NNW2018-ZT3A05)
国家自然科学基金(编号:11872094)资助项目。
文摘
本文主要针对高温化学非平衡效应对高超声速飞行器气动力热影响的数值研究进行了综述.首先分析了高温化学非平衡流动数值模拟中的物理化学模型影响,发现组分扩散系数模型会对完全催化壁条件下的气动热结果产生影响;不同化学动力学模型对于激波/激波干扰等复杂流动区域预测的热流峰值差距甚至高达20%以上.壁面催化效应对气动热影响显著,有限催化模型目前仍在发展当中,其中运用气固表面有限速率化学反应动力学方法得到催化反应速率的模型更具发展潜力.材料烧蚀会在边界层内引入质量引射效应,同时热解气体还会与边界层中的高温空气组分发生复杂化学反应,总体上会显著降低气动热.高温化学非平衡效应对飞行器表面压强的影响主要存在两种机制:一种是激波后比热比变小会引起波后压强增大;另一种是脱体激波角变小进而减小波后压强,对航天飞机、返回舱等典型外形的升/阻力影响相对较小,而对力矩影响较大.最后,高温化学非平衡效应对高超声速湍流边界层的脉动特性产生影响,同时使壁面摩阻增加而热流降低,但并未改变湍流边界层的速度、密度、温度和组分浓度的标度律.
关键词
高超声速
化学非平衡
催化/烧蚀
气动力/热
湍流边界层
Keywords
hypersonic
chemical non-equilibrium
catalysis/ablation
aerodynamic/thermal
turbulent boundary layer
分类号
V411 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
原文传递
题名
超声速理想膨胀喷流噪声的大涡模拟
被引量：
2
2
作者
施方成
高振勋
田雨岩
蒋崇文
王田天
李椿萱
机构
北京航空航天大学航空科学与工程学院
湖南大学机械与运载工程学院
出处
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期101-119,共19页
基金
国家自然科学基金(11872094,51905547,52078199)。
文摘
为探究亚格子模型和热效应对超声速喷流流场与声场的影响规律,采用LES/FW-H混合算法对超声速理想膨胀喷流开展了数值模拟参数研究。首先,通过对比数值模拟与实验数据详细验证了LES/FW-H混合算法的可靠性,并结合Tam相似谱理论确定了实验与数值模拟中声场出现偏差的原因在于实验中存在宽频激波噪声。之后,讨论了亚格子模型对流场平均量、湍流统计量和噪声特征的影响,数据对比表明动态Smagorinsky模型的模拟结果与隐式亚格子模型的结果一致,且均与已有实验和数值模拟结果相符;而采用常系数Smagorinsky模型将导致流场和声场结果出现明显偏差。最后,通过改变喷流出口总温研究了热效应对超声速理想膨胀喷流流场与声场的影响,研究发现喷流总温升高增大了无量纲的高频流向速度脉动,同时对远场高频噪声具有显著的增强效应。
关键词
气动声学
可压缩湍流
超声速理想膨胀喷流
喷流噪声
大涡模拟
Keywords
aeroacoustics
compressible turbulence
ideally expanded supersonic jet
jet noise
large eddy simulation
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]
O358 [理学—流体力学]
原文传递
题名
可压缩流动模拟的多重网格-扰动域推进方法
被引量：
1
3
作者
胡姝瑶
蒋崇文
李椿萱
机构
北京航空航天大学航空科学与工程学院国家计算流体力学实验室
出处
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第11期103-117,共15页
基金
中国博士后科学基金(2020M680286)
国家自然科学基金(U20B2006,11972061)
国家重大项目(GJXM92579)。
文摘
针对可压缩流动数值模拟的加速需求,在作者前期提出的扰动域推进计算框架下,融入多重网格加速技术,提出了多重网格-扰动域推进方法。建立了粗、细网格上动态计算域的更新逻辑与高效算法,并针对多重网格方法的特点,对粗网格初始化、增大对流动态域等步骤进行了改进。设计了新型粗网格生成策略,可消除结构网格粗网格生成对单元数目的限制。典型算例验证表明,多重网格-扰动域推进方法可同时降低粗、细网格上的计算量并减少总迭代步数;通过在粗、细网格上同时采用随数值扰动传播而增大、随求解收敛而缩小的动态计算域,多重网格-扰动域推进方法可在传统多重网格方法加速的基础上再将计算效率提升57.9%。
关键词
可压缩流动
加速技术
扰动域推进方法
动态计算域
多重网格法
Keywords
compressible flows
acceleration methodologies
disturbance region update method
dynamic compu⁃tational domains
multigrid
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]
原文传递
题名
跨声速盒式翼布局双翼气动干扰研究
被引量：
1
4
作者
卓梅芳
蒋崇文
李椿萱
机构
北京航空航天大学航空科学与工程学院
出处
《气体物理》
2017年第6期28-38,共11页
基金
国家自然科学基金(91641123)
文摘
盒式翼布局相对常规布局可以很大程度地减小诱导阻力同时平滑的升力分布有利于减小跨声速激波阻力但双翼间的气动干扰是跨声速盒式翼布局存在的主要问题.为掌握跨声速双翼气动干扰特性选用超临界翼型RAE2822作为双翼翼型对M=0.75正负交错两种情况下双翼几何参数对布局升阻特性的影响进行数值研究.结果表明增大双翼的纵向距离可以减弱双翼间气动干扰使升阻比提高至无干扰升阻比.其中前翼在下、后翼在上的负交错布局在双翼纵向距离为1.5倍上翼弦长时即可接近无干扰升阻比更有利于提升布局的升阻特性.负交错时双翼的垂直间距对布局升阻比影响不大无翼差角且减小前翼弦长有利于提高升阻比.
关键词
盒式翼
跨声速
双翼干扰
交错
升阻特性
Keywords
box-wing
transonic
aerodynamic interference
stagger
lift-to-drag characteristic
分类号
V411.3 [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
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
高温化学非平衡效应对高超声速飞行器气动力/热影响的数值研究进展
莫凡
高振勋
蒋崇文
李椿萱
《中国科学：物理学、力学、天文学》
CSCD
北大核心
2021
9
原文传递
2
超声速理想膨胀喷流噪声的大涡模拟
施方成
高振勋
田雨岩
蒋崇文
王田天
李椿萱
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
2
原文传递
3
可压缩流动模拟的多重网格-扰动域推进方法
胡姝瑶
蒋崇文
李椿萱
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
原文传递
4
跨声速盒式翼布局双翼气动干扰研究
卓梅芳
蒋崇文
李椿萱
《气体物理》
2017
1
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职称材料
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