复杂流动数值模拟及气动力分析

论文摘要

本文通过对某型军用飞机起飞、着陆、巡航等状态进行数值模拟，研究了三维复杂流场的求解技术。并对所得结果进行了气动理论上的分析。 本文在网格生成策略上采用了多块分区点对点搭接的结构化网格，并归纳了一定的解决复杂外形网格生成问题的方法和技巧。采用雷诺平均N-S方程方法进行数值模拟，无粘通量项采用迎风差分分裂格式进行离散，粘性通量项采用二阶中心差分格式离散，时间推进采用AF方法。 通过对DLR-F4的数值模拟对上述流场求解器进行了算例验证，计算结果和实验值符合较好，证明此种方法可以用来进行复杂流场数值模拟。 完成了某型军用飞机以下状态的流场计算：（1）起飞状态，襟翼偏转20°；（2）着陆状态，襟翼偏转40°；（3）巡航状态，襟翼收起。对计算得到的流场和全机表面压力云图进行了分析，得出计算结果是合理的，符合理论分析和实际流场特征。并与MGAERO的计算结果进行了比较。 最后，对附加螺旋桨滑流的起飞、着陆状态进行了数值模拟，并分析了滑流对全机气动力的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 计算流体力学（CFD）的发展、现状和前景
• 1.3 网格概述
• 1.4 CFD流场求解技术发展
• 1.5 CFD中的流场可视化技术
• 1.6 本文主要工作
• 第二章 控制方程及算法
• 2.1 一般坐标系下的N-S方程
• 2.2 N-S方程的无量纲化
• 2.3 积分守恒型N-S方程及其离散形式
• 2.4 时间推进
• 2.5 空间离散
• 2.6 湍流模型
• 2.7 边界条件
• 第三章 结构化多块网格技术
• 3.1 边界适应网格（贴体网格）
• 3.2 曲线网格的求解问题
• 3.3 单块网格的边界适应
• 3.4 代数插值网格生成
• 3.5 偏微分方程网格生成
• 3.6 三维网格情形
• 3.7 其他网格生成方法
• 3.8 多块网格生成
• 第四章 全机对接网格介绍
• 第五章 计算结果分析
• 5.1 算例验证
• 5.2 结果分析
• 5.3 总结
• 参考文献
• 附图