基于DES类方法的动态气动特性数值模拟研究
发布时间：2021-06-25 15:27
现代飞行器由于任务复杂性的增加,使得飞行器动态气动特性领域的研究受到越来越多的关注。其中大范围分离现象是最常见的问题之一,可能会引起飞行器纵向和横向不稳定,造成飞行性能下降。迄今为止,数值模拟方法想要准确的求解这类流动是十分困难的,往往不能够提供具有高可信度的结果。其中主要的原因之一是由于这类流动中包含着许多复杂的湍流现象,给数值模拟方法带来了严峻的挑战。湍流数值模拟方法主要包括DNS,RANS和LES方法。其中DNS方法由于计算量过大难以在工程实践中应用;RANS方法已经较为广泛的应用于工程实践中,但无法准确求解大范围分离流动等复杂湍流问题;LES方法在求解壁面附近流动时仍存在计算量过大的问题。面对这一难题,本文采用目前最具工程应用前景之一的分离涡模拟（DES）开展研究。首先基于RANS方法中较为成熟的SA模型,对其相应的DES模型,DDES模型和IDDES模型开展研究,通过圆柱绕流,NACA0012翼型在不同迎角下的静态绕流以及NACA0012翼型的强迫俯仰振荡等标准算例验证其可靠性。结果表明相较于SA模型,DES类模型在对无分离的附着流动的数值模拟没有明显优势,但是对存在大范围分...
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
普加乔夫眼镜蛇机动
国防科技大学研究生院硕士学位论文势，这对于后续返回舱减速伞的正常打开十分不利。当动态失稳现象严重时，返回舱甚至会出现严重的翻滚，导致回收任务失败。在 2004 年 8 月，NASA 计划对起源号[3]（Genesis）返回舱进行回收。起源号是人类航天发展史上首个超越地月系统采集太阳风粒子的飞行器，如图 2.2所示。在三年多的时间里，起源号收集了大量的太阳风粒子，对于了解地球周边太空环境的衍化和发展是极其宝贵的资源。为了防止返回舱在着陆后被他国窃取，NASA采用了一种较为复杂的回收方式，聘请了好莱坞的特技飞行表演队，在返回舱减速伞打开减速到一定程度后，使用直升机加挂钩的方式直接钩住返回舱减速伞对其进行回收，美国还对这一过程进行了全球电视直播。但是起源号在再入过程中出现了严重的动态不稳定现象，俯仰振动的振幅越来越大，直至出现大头朝上的翻滚现象，减速伞也未能按照既定的程序打开。在空中悬停的三架直升飞机也只能眼睁睁的看着起源号以每小时 310 公里的速度直接撞击在地面上，如图 2.3 所示。
国防科技大学研究生院硕士学位论文势，这对于后续返回舱减速伞的正常打开十分不利。当动态失稳现象严重时，返回舱甚至会出现严重的翻滚，导致回收任务失败。在 2004 年 8 月，NASA 计划对起源号[3]（Genesis）返回舱进行回收。起源号是人类航天发展史上首个超越地月系统采集太阳风粒子的飞行器，如图 2.2所示。在三年多的时间里，起源号收集了大量的太阳风粒子，对于了解地球周边太空环境的衍化和发展是极其宝贵的资源。为了防止返回舱在着陆后被他国窃取，NASA采用了一种较为复杂的回收方式，聘请了好莱坞的特技飞行表演队，在返回舱减速伞打开减速到一定程度后，使用直升机加挂钩的方式直接钩住返回舱减速伞对其进行回收，美国还对这一过程进行了全球电视直播。但是起源号在再入过程中出现了严重的动态不稳定现象，俯仰振动的振幅越来越大，直至出现大头朝上的翻滚现象，减速伞也未能按照既定的程序打开。在空中悬停的三架直升飞机也只能眼睁睁的看着起源号以每小时 310 公里的速度直接撞击在地面上，如图 2.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]用SST-DES和SST-URANS方法数值模拟亚临界雷诺数下三维圆柱绕流问题[J]. 赵伟文,万德成. 水动力学研究与进展A辑. 2016(01)
[2]俯仰阻尼导数分量的CFD数值模拟[J]. 席柯,阎超,黄宇,王文,袁武. 北京航空航天大学学报. 2015(02)
[3]高Re数圆柱绕流二维RANS模拟适用性分析[J]. 祝志文. 振动与冲击. 2013(07)
[4]高超声速飞行器加速度导数数值模拟[J]. 刘伟,杨小亮,赵云飞. 空气动力学学报. 2010(04)
[5]大振幅强迫俯仰振动下的钝锥体动态特性数值研究[J]. 粟长江,陈丽辉,杨小亮,刘伟. 弹道学报. 2010(01)
[6]神舟飞船返回舱气动设计综述[J]. 方方. 航天器工程. 2004(01)
[7]欧洲返回舱CTV气动特性综述[J]. 唐伟,张勇,李为吉,张鲁民. 空气动力学学报. 2003(03)
[8]飞船返回舱俯仰振荡的动态稳定性研究[J]. 张涵信,袁先旭,叶友达,谢昱飞. 空气动力学学报. 2002(03)
[9]飞行器动态稳定性参数的数值计算方法[J]. 任玉新,刘秋生,沈孟育. 空气动力学学报. 1996(02)
[10]无波动、无自由参数的耗散差分格式[J]. 张涵信. 空气动力学学报. 1988(02)
博士论文
[1]基于混合网格的飞行器大迎角DES类数值模拟方法研究[D]. 张扬.中国空气动力研究与发展中心 2016
[2]细长机翼摇滚机理的非线性动力学分析及数值模拟方法研究[D]. 刘伟.国防科学技术大学 2004
本文编号：3249455
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
普加乔夫眼镜蛇机动
国防科技大学研究生院硕士学位论文势，这对于后续返回舱减速伞的正常打开十分不利。当动态失稳现象严重时，返回舱甚至会出现严重的翻滚，导致回收任务失败。在 2004 年 8 月，NASA 计划对起源号[3]（Genesis）返回舱进行回收。起源号是人类航天发展史上首个超越地月系统采集太阳风粒子的飞行器，如图 2.2所示。在三年多的时间里，起源号收集了大量的太阳风粒子，对于了解地球周边太空环境的衍化和发展是极其宝贵的资源。为了防止返回舱在着陆后被他国窃取，NASA采用了一种较为复杂的回收方式，聘请了好莱坞的特技飞行表演队，在返回舱减速伞打开减速到一定程度后，使用直升机加挂钩的方式直接钩住返回舱减速伞对其进行回收，美国还对这一过程进行了全球电视直播。但是起源号在再入过程中出现了严重的动态不稳定现象，俯仰振动的振幅越来越大，直至出现大头朝上的翻滚现象，减速伞也未能按照既定的程序打开。在空中悬停的三架直升飞机也只能眼睁睁的看着起源号以每小时 310 公里的速度直接撞击在地面上，如图 2.3 所示。
国防科技大学研究生院硕士学位论文势，这对于后续返回舱减速伞的正常打开十分不利。当动态失稳现象严重时，返回舱甚至会出现严重的翻滚，导致回收任务失败。在 2004 年 8 月，NASA 计划对起源号[3]（Genesis）返回舱进行回收。起源号是人类航天发展史上首个超越地月系统采集太阳风粒子的飞行器，如图 2.2所示。在三年多的时间里，起源号收集了大量的太阳风粒子，对于了解地球周边太空环境的衍化和发展是极其宝贵的资源。为了防止返回舱在着陆后被他国窃取，NASA采用了一种较为复杂的回收方式，聘请了好莱坞的特技飞行表演队，在返回舱减速伞打开减速到一定程度后，使用直升机加挂钩的方式直接钩住返回舱减速伞对其进行回收，美国还对这一过程进行了全球电视直播。但是起源号在再入过程中出现了严重的动态不稳定现象，俯仰振动的振幅越来越大，直至出现大头朝上的翻滚现象，减速伞也未能按照既定的程序打开。在空中悬停的三架直升飞机也只能眼睁睁的看着起源号以每小时 310 公里的速度直接撞击在地面上，如图 2.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]用SST-DES和SST-URANS方法数值模拟亚临界雷诺数下三维圆柱绕流问题[J]. 赵伟文,万德成. 水动力学研究与进展A辑. 2016(01)
[2]俯仰阻尼导数分量的CFD数值模拟[J]. 席柯,阎超,黄宇,王文,袁武. 北京航空航天大学学报. 2015(02)
[3]高Re数圆柱绕流二维RANS模拟适用性分析[J]. 祝志文. 振动与冲击. 2013(07)
[4]高超声速飞行器加速度导数数值模拟[J]. 刘伟,杨小亮,赵云飞. 空气动力学学报. 2010(04)
[5]大振幅强迫俯仰振动下的钝锥体动态特性数值研究[J]. 粟长江,陈丽辉,杨小亮,刘伟. 弹道学报. 2010(01)
[6]神舟飞船返回舱气动设计综述[J]. 方方. 航天器工程. 2004(01)
[7]欧洲返回舱CTV气动特性综述[J]. 唐伟,张勇,李为吉,张鲁民. 空气动力学学报. 2003(03)
[8]飞船返回舱俯仰振荡的动态稳定性研究[J]. 张涵信,袁先旭,叶友达,谢昱飞. 空气动力学学报. 2002(03)
[9]飞行器动态稳定性参数的数值计算方法[J]. 任玉新,刘秋生,沈孟育. 空气动力学学报. 1996(02)
[10]无波动、无自由参数的耗散差分格式[J]. 张涵信. 空气动力学学报. 1988(02)
博士论文
[1]基于混合网格的飞行器大迎角DES类数值模拟方法研究[D]. 张扬.中国空气动力研究与发展中心 2016
[2]细长机翼摇滚机理的非线性动力学分析及数值模拟方法研究[D]. 刘伟.国防科学技术大学 2004
本文编号：3249455
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