某氣密裝置復(fù)雜腔體流場特性研究及結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化.pdf

1、超大型復(fù)雜腔體是一種新型的氣密裝置，它具有結(jié)構(gòu)特征復(fù)雜，幾何尺寸大，單次燃氣輸入量大等特點。同時，對超大型腔體內(nèi)部復(fù)雜燃氣流場的研究幾乎沒有成功的先驗算例。本文利用CFD軟件Fluent對腔體內(nèi)部復(fù)雜燃氣流場特點進行流體動力學(xué)分析，主要完成了以下幾個方面的工作：
　　1、在系統(tǒng)考察了Fluent核心算法和理論基礎(chǔ)之后，自行編寫了C語言程序模塊，對FLUENT軟件進行二次開發(fā)，解決了邊界條件輸入量隨時間動態(tài)改變的參數(shù)問題和網(wǎng)格層依據(jù)

2、受力情況實現(xiàn)動態(tài)更新問題，實現(xiàn)了超大型復(fù)雜腔體內(nèi)部整個航行體的真實出筒過程。
　　2、通過相似理論方法對本文所研究的腔體內(nèi)部復(fù)雜流動現(xiàn)象進行理論分析，確定了四分之一縮比模型航行體出筒過程中相似準數(shù)的取舍原則，得出了縮比模型的相似準數(shù)，通過求解計算，獲得了縮比模型與全尺寸模型不同輸入氣源參數(shù)的比尺，得出縮比模型氣源輸入?yún)?shù)，為縮比模型實體試驗的展開提供指導(dǎo)。
　　3、由于超大型復(fù)雜腔體不屬于對稱結(jié)構(gòu)，腔體流場區(qū)域極不規(guī)則，結(jié)構(gòu)

3、尺寸突變跨度較大，利用傳統(tǒng)網(wǎng)格劃分方法難以實現(xiàn)整個腔體計算域的網(wǎng)格劃分，本文采用分塊化網(wǎng)格和混合網(wǎng)格生成方法，將腔體計算域進行特殊處理，同時對腔體網(wǎng)格進行疏密控制，完成復(fù)雜腔體的三維流體計算域網(wǎng)格劃分，計算結(jié)果表明，計算收斂性較好，計算精度高，保證了在長時間計算過程中的可行性。
　　4、本文運用流體動力學(xué)方法建立了非定長條件下粘性、可壓，三維復(fù)雜腔體超音速欠膨脹燃氣射流的數(shù)學(xué)模型，運用動網(wǎng)格技術(shù)，對航行體的出筒過程內(nèi)部流場流動狀態(tài)

4、進行數(shù)值模擬，從計算結(jié)果中可以看到空間復(fù)雜的激波系形狀及航行體出筒過程中各參數(shù)的動態(tài)發(fā)展變化趨勢。通過腔體系統(tǒng)在不同時刻的流場分布，復(fù)現(xiàn)出具有代表性的流場現(xiàn)象，并獲得了主要流動參數(shù)隨時間變化規(guī)律。
　　5、對腔體內(nèi)密封圈上的開孔幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化分析，提出了以初始開孔方案為基礎(chǔ)向兩邊拓展的逼近式離散優(yōu)化方案，即通過對不同開孔方案下的數(shù)據(jù)分析和流場運動規(guī)律對比，得出較優(yōu)的密封圈開孔參數(shù)。運用不同的建模方法和網(wǎng)格劃分手段，完成了多