|
|
题目：
雅宝题库答案：
****此区域为收费内容**** 需支付 1 知识币后可查看，1币=0.01元查看答案
雅宝题库解析：
随着大飞机项目的启动，国内急需飞机结冰、防除冰方面的数值计算工具用以辅助设计，或为适航认证提供必要的数据支撑。而国内在飞机结冰数值模拟方面起步较晚，国内的研究主要还是以二维NACA 0012翼型的数值计算为主，且对计算结果的试验验证并不充分，难以满足飞机三维大部件、甚至全机计算的工程需要。本文在这个背景下，紧贴工程项目实际需求，对涉及飞机结、防冰数值模拟的若干核心题目进行了研究。水滴撞击特性的计算是结冰、防除冰计算的基础。由于传统的拉格朗日法只适合二维简单表面的水滴收集系数计算，本文采用欧拉法建立了三维水滴的运动方程。在结冰气象条件下，由于水滴容积分数较小，因此认为空气和水滴是单向耦合的，空气流场可以单独预先计算。由于水滴控制方程呈现较强的对流特性，对于某些三维复杂壁面使用高阶格式离散求解时会出现局部水滴容积分数异常大的情况，继而导致发散。针对这个题目，本文提出了一种简单自适应的水滴容积分数数值扩散模型，能有效的增强计算稳定性，并且不影响计算精度。在壁面处由于过冷水滴撞击后要结冰消失，它对空气而言是固壁，但对水滴而言相当于出口，需要特殊处理。本文给出了两种实现方法，一种基于FLUENT自带的欧拉模型，并在壁面上加入一个负的质量源项来吸水；另一种基于FLUENT的UDS输运方程框架直接求解水滴控制方程，并在非撞击壁面把水滴容积分数设为0。其中，第二种方法计算速度更快，适应面更广。该方法进行了二维圆柱、MS(1)-0317翼型及三维球体的试验验证，结果显示本文的方法计算准确有效。本文的水滴撞击特性计算方法在ARJ21-700客机及某型运输机上均有工程应用。冰形模拟中的一个核心题目是结冰后粗糙壁面的对流换热计算。由于传统的边界层积分法不适应三维表面的计算，且对于如角冰等有多个驻点的外形处理起来较复杂，本文研究了使用CFD手段计算对流换热的方法。考虑到工程实用能力，本文通过求解雷诺平均的Navier-Stokes方程来求解流场。比较了两类湍流模型，一种是高雷诺数的k-ε湍流模型加壁面函数，其中在壁面函数中嵌入表面粗糙度的影响；另一种是低雷诺数的Spalart - Allmaras湍流模型在粗糙壁面的扩展，粗糙度直接嵌入在湍流输运方程中。经比较，S-A扩展法计算的对流换热系数与边界层积分法的结果具有相同的趋势，先经过一段类似层流的区域，再转入湍流区。在驻点附近的区域两者具有相同的结果，并与试验值吻合，因此S-A扩展法可能可以代替边界层积分法，应用于二维、三维粗糙壁面的对流换热计算。k-ε法计算的结果在驻点附近与试验值有较大差别，标准k-ε模型偏大，RNG和Realizable k-ε模型偏小。在上面的基础上，进行了二维机翼的结冰过程数值模拟。由于模拟过程需要不断的重复结冰计算、更新网格，其中计算在FLUENT中进行，而网格由Gridgen生成。为使过程全自动化，编写了一个软件用于进程间的通信，把外部软件FLUENT和Gridgen结合成了一个有机的整体。结冰热力学模块基于Messinger的质量和能量守恒模型建立。提出了一种新的结冰生长方式，壁面节点沿法向生长，先确定驻点控制体的新位置坐标，其它各节点依次确定。经测试该方式能以较少的推进步骤获得较好的冰形。针对23个不同结冰条件下的NACA 0012翼型冰形试验数据，用本文方法进行了的对比计算。对比表明，除某些液态水含量（≥1.6g/m3）及水滴直径较大（≥40μm）的情况预测失真外，大部分条件均能获得合理的冰形结果。 |
上一篇：我国人民币国际化程度研究下一篇：CFXO（抵押外汇契约）定价的动态Copula函数方法
|
发表于 2024-2-18 23:41:29
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
中发现Ni：
QQ登录
