空腔非定常流動(dòng)特性的數(shù)值模擬研究.pdf

1、近年來,在航空工程實(shí)際中常遇到可壓縮空腔流動(dòng)的問題,如飛行器的內(nèi)埋式彈艙、起落架艙等。空腔流動(dòng)涉及到非定常流、渦動(dòng)力學(xué)、聲與流相互作用等許多復(fù)雜問題,對(duì)飛行器的性能和穩(wěn)定性有重要的影響。因此,對(duì)空腔流動(dòng)的研究具有十分重要的意義。
　　 本文研究了基于S-A模型的定常N-S方程的解法:中心格式有限體積法進(jìn)行空間離散、五步Runge-Kutta法進(jìn)行顯式時(shí)間推進(jìn)。在定常算法的基礎(chǔ)上,雙時(shí)間推進(jìn)法求解非定常N-S方程,并研究了基于S-

2、A模型的DES方法。采用S-A模型及基于S-A模型的DES方法分別數(shù)值求解非定常N-S方程,模擬空腔流動(dòng),通過與實(shí)驗(yàn)的比較發(fā)現(xiàn)DES方法更適合于空腔流動(dòng)的數(shù)值模擬。
　　 基于N-S方程的非定常算法,第一,本文對(duì)比研究了二維及三維空腔流動(dòng),壓強(qiáng)脈動(dòng)曲線、空腔底部靜壓系數(shù)分布及瞬時(shí)流線圖表明,空腔的展向流動(dòng)簡化了流場結(jié)構(gòu),削弱了壓強(qiáng)脈動(dòng)的幅值,但是使壓強(qiáng)脈動(dòng)變得不規(guī)則并且不可預(yù)測。第二,本文研究了馬赫數(shù)對(duì)空腔流動(dòng)特性的影響,隨著馬

3、赫數(shù)的增大,空腔底部平均靜壓系數(shù)也有所增大。某些長深比的空腔,馬赫數(shù)發(fā)生變化時(shí),會(huì)引起空腔流場的流動(dòng)類型的變化,即隨著馬赫數(shù)的增大空腔流場類型有向開式流動(dòng)轉(zhuǎn)變的趨勢。第三,本文研究了串并列空腔流動(dòng)特性,當(dāng)兩個(gè)串并列空腔的位置比較靠近時(shí),會(huì)出現(xiàn)耦合的自持性振蕩,與單個(gè)空腔的自持性振蕩有明顯的不同,耦合模態(tài)頻率定義為在串并列的兩個(gè)空腔中同時(shí)出現(xiàn)的頻率。最后,本文對(duì)腹部帶空腔翼身組合體氣動(dòng)特性進(jìn)行了初步研究,結(jié)果表明空腔對(duì)飛行器氣動(dòng)特性影響顯