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微型扑翼绕流的N-S方程数值模拟 被引量:13
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作者 谢辉 宋文萍 宋笔锋 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期104-109,共6页
基于广义无限插值理论生成了适用于模拟微型扑翼粘性绕流的三维C-O型网格,应用有限体积法结合双时间推进技术求解了微型扑翼在低速、低雷诺数下的粘性绕流。控制方程采用预处理后的三维可压缩非定常N-S方程组,有效地克服了低速流动条件... 基于广义无限插值理论生成了适用于模拟微型扑翼粘性绕流的三维C-O型网格,应用有限体积法结合双时间推进技术求解了微型扑翼在低速、低雷诺数下的粘性绕流。控制方程采用预处理后的三维可压缩非定常N-S方程组,有效地克服了低速流动条件下求解常规可压缩N-S方程遇到的刚性问题。通过与参考文献结果的比较验证了文中方法的正确性,并研究了扑翼相关参数对其气动特性的影响。文中所得到结论对扑翼的气动设计具有指导意义。 展开更多
关键词 扑翼 动网格 非定常 预处理方法 N—S方程
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基于混合RANS/LES方法与FW-H方程的气动声学计算研究 被引量:13
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作者 余雷 宋文萍 +1 位作者 韩忠华 闫利 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1795-1805,共11页
在气动噪声的数值计算过程中,非定常流动的求解精度对声学计算结果有着重要的影响。以机体噪声计算的标准算例双圆柱绕流气动噪声问题为研究对象,采用基于非线性k-ε湍流模型的限制数值尺度(LNS)方法对双圆柱绕流进行了数值模拟,将计算... 在气动噪声的数值计算过程中,非定常流动的求解精度对声学计算结果有着重要的影响。以机体噪声计算的标准算例双圆柱绕流气动噪声问题为研究对象,采用基于非线性k-ε湍流模型的限制数值尺度(LNS)方法对双圆柱绕流进行了数值模拟,将计算得到的气动特性和流动特征与相应的试验结果进行了对比分析。为了求解远场观测点处的气动噪声,在精确求解双圆柱绕流流动的基础上结合基于FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程的声类比方法进行数值计算,并通过圆柱体的展向相关性对计算结果进行了修正,将得到的最终结果与相应的声学试验结果进行了对比,两者吻合良好,表明该数值方法是准确、可靠的。 展开更多
关键词 计算气动声学 非定常流动 涡脱落 navier-stokes方程 大涡模拟 限制数值尺度 Ffowcs Williams-Hawkings方程 双圆柱
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基于CFD和混合配平算法的直升机旋翼地面效应模拟 被引量:9
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作者 朱明勇 招启军 王博 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期2539-2551,共13页
建立了一套基于非结构网格技术和动量源模型的直升机旋翼计算流体力学(CFD)方法,用来模拟贴地飞行时直升机旋翼非定常气动特性。其中,控制方程采用三维Navier-Stokes方程,空间方向上采用Jameson格式,时间方向上采用五步Runge-Kutta迭代... 建立了一套基于非结构网格技术和动量源模型的直升机旋翼计算流体力学(CFD)方法,用来模拟贴地飞行时直升机旋翼非定常气动特性。其中,控制方程采用三维Navier-Stokes方程,空间方向上采用Jameson格式,时间方向上采用五步Runge-Kutta迭代法,选用Spalart-Allmaras湍流模型。旋翼对流场的作用采用动量源项模拟,为更真实地模拟地面效应(IGE)的作用,采用了"移动地面"的物面边界来代替常规的"固定地面"边界,并对旋翼附近及旋翼与地面之间的网格进行加密处理,以提高地面涡的捕捉精度。考虑实际飞行环境下旋翼的运动和操纵,在流场计算时考虑旋翼配平特性。其中,配平方程的旋翼气动力通过CFD方法和动量-叶素组合理论模型的耦合计算给出,为了提高配平方法的鲁棒性和效率,提出并建立了基于遗传算法/拟牛顿法的高效混合迭代算法。运用所建立的方法,首先,选用有试验结果可供对比的算例计算了地面效应作用下的旋翼拉力增益、功率变化,验证了计算方法的有效性,解决了涡流理论方法较难模拟的"小速度前飞旋翼需用功率突增"问题。然后,着重研究了UH-60A直升机旋翼在不同离地高度、不同前进比状态,旋翼需用功率、诱导速度、地面涡及旋翼操纵的变化规律。计算结果表明:地面涡出现在较小的前进比范围内,随前进比的增大,地面涡在纵向平面将顺来流方向移动,在轴向方位靠近地面方向移动,直至最后不断减弱消失。 展开更多
关键词 旋翼 地面效应 非定常气动特性 地面涡 配平分析 navier-stokes方程
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基于时间的驱动方腔流的高精度多重网格方法数值模拟 被引量:5
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作者 葛永斌 田振夫 吴文权 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期216-219,共4页
提出了一种求解二维非定常不可压缩Navier-Stokes方程组的全隐二阶时间推进和空间四阶差分紧致格式,在每一个时间步上,采用多重网格的全近似格式(FAS)加速其迭代收敛过程。利用该方法对驱动方腔流动问题进行了直接数值模拟,结果显示对... 提出了一种求解二维非定常不可压缩Navier-Stokes方程组的全隐二阶时间推进和空间四阶差分紧致格式,在每一个时间步上,采用多重网格的全近似格式(FAS)加速其迭代收敛过程。利用该方法对驱动方腔流动问题进行了直接数值模拟,结果显示对于Re≤5000,本文在粗网格上(64×64等分和128×128等分)即可得到较为准确的定常层流解;对于Re=7500和10000,由于更多二次涡的出现,本文在256×256等分网格上同样可得到与前人的结果相吻合的非定常周期性解。 展开更多
关键词 数值模拟 驱动方腔流 非定常navier-stokes方程 高精度紧致格式 多重网格 不可压缩粘性流动 非定常周期解
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基于SIMPLE算法的时间离散格式比较 被引量:7
5
作者 崔曦文 赖焕新 赵玲 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期476-479,共4页
本文在具有高精度空间离散格式的SIMPLE算法计算代码的基础上研究比较了非稳态计算的时间离散格式.分别采用一阶全隐和二阶全隐格式对非稳态的控制方程进行离散,通过方腔驱动流和圆柱绕流两个经典算例的分析,比较了这两种格式在计算精... 本文在具有高精度空间离散格式的SIMPLE算法计算代码的基础上研究比较了非稳态计算的时间离散格式.分别采用一阶全隐和二阶全隐格式对非稳态的控制方程进行离散,通过方腔驱动流和圆柱绕流两个经典算例的分析,比较了这两种格式在计算精确性和计算效率等方面的性能。 展开更多
关键词 时间离散格式 非稳态N—S方程 SIMPLE算法
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双级风扇三维粘性非定常流动的数值解 被引量:2
6
作者 刘前智 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期768-771,共4页
针对一台双级跨音速轴流风扇动静叶片排相互干扰的三维非定常流动,进行了N-S方程的数值求解。首先计算风扇定常流场,以定常流收敛结果为起始场计算非定常流动。计算结果表明,非定常流动对各叶片排进口气流角有较大的影响,其中静叶的变... 针对一台双级跨音速轴流风扇动静叶片排相互干扰的三维非定常流动,进行了N-S方程的数值求解。首先计算风扇定常流场,以定常流收敛结果为起始场计算非定常流动。计算结果表明,非定常流动对各叶片排进口气流角有较大的影响,其中静叶的变化大于动叶,与定常流结果相比,非定常的瞬态攻角增大的量大于减少的量,最多时增大近10°左右。静子叶片受到的非定常气动力变化幅度也大于转子叶片,叶片排所处的轴向位置不同,非定常流动的影响会有较大的差别。 展开更多
关键词 非定常流动 N-S方程 数值模拟 多级压气机 粘性流动 叶轮机
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An application of interacting shear flows theory: exact solution for unsteady oblique stagnation point flow 被引量:4
7
作者 Guibo Li Minguo Dai Z. Gao 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2006年第5期397-402,共6页
An analytical solution of the governing equations of the interacting shear flows for unsteady oblique stagnation point flow is obtained. It has the same form as that of the exact solution obtained from the complete NS... An analytical solution of the governing equations of the interacting shear flows for unsteady oblique stagnation point flow is obtained. It has the same form as that of the exact solution obtained from the complete NS equations and physical analysis and relevant discussions are then presented. 展开更多
关键词 navier-stokes equations Interacting shear flows unsteady oblique stagnation point flow Exact solution
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裂隙岩体非稳态渗流数值模型及其应用 被引量:3
8
作者 刘洋 李世海 刘继棠 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2011年第6期23-29,共7页
为解决裂隙岩体非稳态渗流问题,发展了一种新的数值模型.对于单裂隙渗流求解,其控制方程是基于一定假设的简化Navier-Stokes方程,数值方法采用有限差分法和流体体积法.在裂隙网络中,交界处渗流可以由专门的控制方程求解.计算结果表明,... 为解决裂隙岩体非稳态渗流问题,发展了一种新的数值模型.对于单裂隙渗流求解,其控制方程是基于一定假设的简化Navier-Stokes方程,数值方法采用有限差分法和流体体积法.在裂隙网络中,交界处渗流可以由专门的控制方程求解.计算结果表明,该数值模型既可以大幅提高非稳态渗流的计算效率,还可以避免孤立裂隙所带来的影响.最后,通过两个工程算例验证该数值模型的适用性. 展开更多
关键词 裂隙岩体 非稳态渗流 navier-stokes方程 裂隙网络
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带扰流片的二维翼型非定常计算及分析 被引量:3
9
作者 周涛 李晓勇 《航空计算技术》 2006年第2期90-94,共5页
通过求解二维非定常可压N-S方程,研究了带扰流片的NACA0012翼型绕流问题。首先计算了扰流片固定在三个不同张开角度时的流动,气动力系数变化规律和已有实验数据对比,结论一致。并着重描述了扰流片张开时,背风区涡形成、发展和脱落过程,... 通过求解二维非定常可压N-S方程,研究了带扰流片的NACA0012翼型绕流问题。首先计算了扰流片固定在三个不同张开角度时的流动,气动力系数变化规律和已有实验数据对比,结论一致。并着重描述了扰流片张开时,背风区涡形成、发展和脱落过程,分析了非定常气动力产生的机理。为了进一步探讨振动扰流片对主翼的影响,采用Ch im era重叠网格技术处理多体相对移动问题,分析了振动频率和振动幅度两个因素对时均气动力的影响。 展开更多
关键词 扰流片 非定常 N-S方程
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非定常超音速流动数值计算方法比较 被引量:1
10
作者 刘伟 牟斌 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期1-4,共4页
为适用于非定常流场计算 ,在保证时、空二阶精度的前提下 ,通过引入变系数残值光顺技术 ,提高了四步Runge Kutta方法的计算效率 ;并针对球锥简谐振动过程 ,数值比较Runge Kutta多步法和“双时间法”的计算精度。
关键词 非定常流 数值计算 双时间法 navier-stokes方程 战斗机
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非定常N-S方程的双重网格数值模拟 被引量:3
11
作者 晏文璟 任春风 马逸尘 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2005年第6期1026-1030,共5页
本文采用全离散双重网格算法(时间变量采用Eular全隐式格式离散,空间变量采用混合有限元离散),对非定常Nayier-Stokes(N—S)方程进行数值模拟。双重网格算法的基本思想是,首先在粗网格有限元空间XH上求解一个非线性问题,然后在细网格有... 本文采用全离散双重网格算法(时间变量采用Eular全隐式格式离散,空间变量采用混合有限元离散),对非定常Nayier-Stokes(N—S)方程进行数值模拟。双重网格算法的基本思想是,首先在粗网格有限元空间XH上求解一个非线性问题,然后在细网格有限元空间Xh(h《H)上求解一个线性问题。数值实验结果表明:存保持几乎相同精度的前提下,双重网格算法比标准有限元算法节省近一半的计算时间,说明了新算法求解非定常N-S方程的可行性和高效性。 展开更多
关键词 非定常N-S方程 双重网格算法 混合有限元
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谐波平衡法数值模拟周期性非定常流动 被引量:2
12
作者 柴振霞 刘伟 +1 位作者 刘绪 杨小亮 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期168-173,共6页
谐波平衡法是目前非定常流动数值研究中颇受关注的频域计算方法,该方法计算效率高,特别是对于周期性非定常流动问题具有明显的计算优势。采用谐波平衡法数值模拟高超声速导弹标模模型在不同参数下的强迫俯仰振动,重建气动力/力矩系数迟... 谐波平衡法是目前非定常流动数值研究中颇受关注的频域计算方法,该方法计算效率高,特别是对于周期性非定常流动问题具有明显的计算优势。采用谐波平衡法数值模拟高超声速导弹标模模型在不同参数下的强迫俯仰振动,重建气动力/力矩系数迟滞曲线,将计算结果与时域方法相比较,详细考察谐波平衡法的计算精度、效率和内存需求,分析不同参数对谐波平衡法计算的影响。计算结果表明,谐波平衡法适用于中小振幅下的非定常流动计算,且计算时间基本不受减缩频率的影响,对于长周期低频问题,较时域方法有明显计算优势。 展开更多
关键词 非定常流动 谐波平衡法 时域方法 数值模拟 navier-stokes方程
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非稳态流动的隐式最小二乘等几何方法 被引量:2
13
作者 陈德祥 刘帅 +1 位作者 徐自力 胡哺松 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期639-643,共5页
对非稳态粘性不可压流动问题提出了一种隐式最小二乘等几何计算方法。该方法先用隐式的向后多步差分格式对Navier-Stokes方程进行时间离散,再用Newton法线性化对流项,最后在每个时间步上用最小二乘等几何方法进行求解。根据该算法编制... 对非稳态粘性不可压流动问题提出了一种隐式最小二乘等几何计算方法。该方法先用隐式的向后多步差分格式对Navier-Stokes方程进行时间离散,再用Newton法线性化对流项,最后在每个时间步上用最小二乘等几何方法进行求解。根据该算法编制了计算程序,通过构造解析解的方法验证了程序的正确性,用该程序求解了雷诺数为5000时的非稳态二维顶盖驱动流问题,计算结果捕捉到了流动过程中涡的演化过程,表明本文方法可用于非稳态流动的求解。 展开更多
关键词 非稳态流动 navier-stokes 方程 最小二乘等几何方法 隐式差分格式 顶盖驱动流
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非定常Navier-Stokes方程的并行两水平稳定有限元算法 被引量:1
14
作者 王湛煌 郑波 尚月强 《计算物理》 CSCD 北大核心 2023年第1期14-28,共15页
使用标准的有限元方法求解非定常Navier-Stokes方程所得速度误差常受压力误差影响,且误差随粘性系数的减少而增大。为了增强压力的鲁棒性,本文引入grad-div稳定项,以提高近似解的精度,提出数值求解非定常Navier-Stokes方程的并行两水平g... 使用标准的有限元方法求解非定常Navier-Stokes方程所得速度误差常受压力误差影响,且误差随粘性系数的减少而增大。为了增强压力的鲁棒性,本文引入grad-div稳定项,以提高近似解的精度,提出数值求解非定常Navier-Stokes方程的并行两水平grad-div稳定有限元算法,其时间和空间离散分别采用隐式Euler格式和Galerkin有限元方法。首先在全局粗网格上求解非线性grad-div稳定问题,然后在相互重叠的细网格子区域上并行求解grad-div稳定问题,以校正粗网格解。最后给出数值实验验证理论分析的正确性和算法的有效性。 展开更多
关键词 非定常navier-stokes方程 grad-div稳定项 两水平方法 并行算法 有限元方法
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原始变量时间推进法计算封闭腔内自然对流换热 被引量:1
15
作者 李光正 李春旺 +1 位作者 张宁 马洪林 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2005年第6期785-792,共8页
发展了一种原始变量时间推进数值方法,对求解域采用非等距交错网格剖分,对方程组各项的离散,是利用泰勒级数于网格点展开取二阶精度进行,对压力及压力修正的求解,则是采用SIMPLE方法进行。将该数值方法应用于封闭方腔层流自然对流换热... 发展了一种原始变量时间推进数值方法,对求解域采用非等距交错网格剖分,对方程组各项的离散,是利用泰勒级数于网格点展开取二阶精度进行,对压力及压力修正的求解,则是采用SIMPLE方法进行。将该数值方法应用于封闭方腔层流自然对流换热的计算,对不同瑞利数(Ra)条件下的数值试验显示,该数值方法物理概念清晰,计算稳定,计算结果精度高。 展开更多
关键词 原始变量方程 腔内自然对流换热 非等距交错网格 时间推进法
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Navier-Stokes方程最优控制问题的一种新型投影稳定化方法 被引量:2
16
作者 覃燕梅 《四川大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期973-979,共7页
本文研究了高雷诺数下二维非定常Navier-Stokes方程最优控制问题的一种新型投影稳定化方法.通过L^2投影稳定化技巧,本文绕开了inf-sup条件对等阶有限元的束缚,克服了雷诺数较大时,对流占优引起的振荡.该方法的优点在于:所有计算只需要... 本文研究了高雷诺数下二维非定常Navier-Stokes方程最优控制问题的一种新型投影稳定化方法.通过L^2投影稳定化技巧,本文绕开了inf-sup条件对等阶有限元的束缚,克服了雷诺数较大时,对流占优引起的振荡.该方法的优点在于:所有计算只需要在同一套网格上执行,不需要嵌套网格或者将速度和压力的梯度投影到粗网格上. 展开更多
关键词 最优控制 非定常navier-stokes方程 高雷诺数 L2投影
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预处理算法在非定常流动计算中的应用
17
作者 刘仙名 符松 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期240-243,共4页
介绍了一种可应用于全速度范围的非定常N-S方程数值求解方法,并全面考核该方法的适用性。该方法通过引进伪时间导数项,对伪时间导数进行预处理以解决低速时方程系数矩阵刚性过大的问题;同时用双时间步推进算法保证时间精度,将该方法推... 介绍了一种可应用于全速度范围的非定常N-S方程数值求解方法,并全面考核该方法的适用性。该方法通过引进伪时间导数项,对伪时间导数进行预处理以解决低速时方程系数矩阵刚性过大的问题;同时用双时间步推进算法保证时间精度,将该方法推广应用到非定常问题的求解。文中给出了若干算例,覆盖了从极低马赫数到超音速、无粘/层流/湍流、二维/三维、定常/非定常情况。算例结果表明,该方法在较宽的使用范围内均能得到理想的计算结果。 展开更多
关键词 预处理算法 非定常流动 navier-stokes方程 双时间推进 跨音速流动 伪时间导数
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基于弹簧系统网格变形方法的旋翼气弹耦合分析 被引量:1
18
作者 马砾 招启军 +1 位作者 王清 赵蒙蒙 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期410-417,共8页
在旋翼气动弹性耦合(CFD/CSD)分析中引入弹簧系统网格变形方法,建立了一套适合于旋翼气动载荷分析的CFD/CSD耦合方法。为了解决CFD/CSD耦合中关键的网格变形问题,旋翼桨叶贴体网格变形采用基于"ball-vertex"弹簧系统的动态网... 在旋翼气动弹性耦合(CFD/CSD)分析中引入弹簧系统网格变形方法,建立了一套适合于旋翼气动载荷分析的CFD/CSD耦合方法。为了解决CFD/CSD耦合中关键的网格变形问题,旋翼桨叶贴体网格变形采用基于"ball-vertex"弹簧系统的动态网格方法,通过添加冗余约束,避免了畸形网格单元的产生。旋翼流场计算采用基于Navier-Stokes(N-S)方程的CFD模块,对基于运动嵌套网格的空间流场进行求解,湍流模型采用B-L模型。结构分析采用基于中等变形梁理论的CSD模块,基于Hamilton变分原理建立旋翼桨叶动力学方程。首先对振荡NACA0012翼型的流场进行了求解,验证了网格变形模块和CFD模块的有效性,然后采用UH-60A直升机旋翼作为算例对结构动力学模块进行数值验证。在此基础上,计算了UH-60A直升机旋翼桨叶在前飞状态下的非定常气动载荷,并与飞行测试数据进行了对比。计算结果表明,文中的弹簧系统网格变形方法可以有效地用于旋翼CFD/CSD耦合计算分析,提高了旋翼气弹载荷的预测精度。 展开更多
关键词 旋翼 非定常气动载荷 CFD/CSD耦合方法 弹簧系统网格变形方法 navier-stokes方程
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A FULL DISCRETE STABILIZED METHOD FOR THE OPTIMAL CONTROL OF THE UNSTEADY NAVIER-STOKES EQUATIONS
19
作者 Yanmei Qin Gang Chen Minfu Feng 《Journal of Computational Mathematics》 SCIE CSCD 2018年第5期718-738,共21页
In this paper, a full discrete local projection stabilized (LPS) method is proposed to solve the optimal control problems of the unsteady Navier-Stokes equations with equal order elements. Convective effects and pre... In this paper, a full discrete local projection stabilized (LPS) method is proposed to solve the optimal control problems of the unsteady Navier-Stokes equations with equal order elements. Convective effects and pressure are both stabilized by using the LPS method. A priori error estimates uniformly with respect to the Reynolds number are obtained, providing the true solutions are sufficient smooth. Numerical experiments are implemented to illustrate and confirm our theoretical analysis. 展开更多
关键词 Optimal control unsteady navier-stokes equations High Reynolds number Full discrete Local projection stabilization.
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Unsteady flow about a circulation control airfoil
20
作者 刘晶昌 孙茂 吴礼义 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS 1996年第1期61-67,共7页
The unsteady flow around a circulation control (CC) airfoil was investigated with Navier-Stokes method,which includes the flow around CC airfoil with pulsating jet,the flow around oscillating CC airfoil,and the flow a... The unsteady flow around a circulation control (CC) airfoil was investigated with Navier-Stokes method,which includes the flow around CC airfoil with pulsating jet,the flow around oscillating CC airfoil,and the flow around oscillating CC airfoil with pulsating jet.Dynamic properties of the flow and the aerodynamic forces were rewaled. 展开更多
关键词 CIRCULATION control AIRFOIL navier-stokes equations unsteady flow pulsating jet OSCILLATING airfoil.
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