安博
- 作品数：7 被引量：16H指数：2
- 供职机构：西北工业大学航空学院更多>>
- 发文基金：中国航空科学基金国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术理学更多>>
- 混合相态冰晶积冰的数值研究被引量：9
- 2021年
- 在发动机内流的高温作用下,所吸入冰晶会部分融化为液态水,冰水混合相态条件下发动机内部表面会形成积冰,冰晶积冰会导致发动机喘振、熄火,甚至会由于冰脱落而造成内部结构损伤。为了对混合相态条件下冰晶积冰问题进行深入研究,以NACA0012翼型为对象,通过数值计算分析研究了环境温度、马赫数等参数对积冰形态、收集系数以及积冰生长率的影响,并分析了融化率对积冰过程的作用机制。结果表明:混合相结冰条件下若达到最大结冰厚度,需满足有足够的冰晶和液态水含量条件;环境温度直接影响了湿球温度变化,而随环境温度升高,液膜的厚度和润湿范围也随之增大。此外降低环境温度或增大马赫数,翼型前缘驻点处结冰量和积冰速率均有明显增加。
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- 关键词：多相流数值仿真
- 镜像对称顶盖驱动方腔内流过渡流临界特性研究被引量：2
- 2022年
- 流场过渡流临界特性是指流场因流动状态改变而引起的流场物理特性变化.如流动从定常演化为非定常周期性时,流动处于过渡状态的物理性质.它从根本上决定了流动演化模式和流场特性等物理规律,对认清流动现象的形成机理有重要意义.本文在之前腔体内流流场过渡流临界特性研究的基础上,针对镜像对称顶盖驱动方腔内流开展数值模拟和流场稳定性分析研究,捕捉各流动分岔点,如Hopf流动分岔点和Neimark-Sacker流动分岔点等,并揭示其对流场特性的影响;分析流场演化模式,随着雷诺数增大从定常状态依次演化为非定常周期性流动、准周期性流动和湍流;揭示各种流动现象的形成机理,如流动滞后、对称性破坏、能量级串等;分析流场拓扑结构,阐明流场镜像对称性和流场稳定性的关系.本文研究成果有助于揭示该流场的物理特性,进一步完善了内流流场特性的研究.研究发现,针对本文镜像对称方腔顶盖驱动内流,流场稳定性的破坏总是以Hopf流动分岔点的出现而发生并且伴随着流场对称性的破坏;流场演化模式符合经典的Ruelle-Takens模式;流动从定常状态演化至非定常周期性流动时存在流动滞后现象.
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- 基于LBM的结冰表面水滴撞击特性数值模拟
- 2023年
- 在飞机结冰场景下,考虑复杂几何的水滴撞击特性的求解,提出了基于格子玻尔兹曼方法(LBM)的水滴撞击特性求解方法。首先,从动理学理论的多组分格子玻尔兹曼模型出发,通过几个合理的假设,提出了以单相多组分的方式求解空气、水滴的混合流场,把气相水即等效水滴的运动特性近似为水滴的运动特性;然后,考虑空气、等效水滴流场的物理特性与假设,建立流场计算模型;最后,基于计算模型,分别计算圆柱和NACA0012的混合绕流流场,求解水滴撞击特性及其水滴收集系数分布,与文献数据对比良好。研究结果表明:提出的计算方法及计算模型可以有效模拟等效水滴在结冰表面的水滴撞击和收集特性,初步验证了模型的可行性。
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- 关键词：水滴撞击特性笛卡尔网格格子玻尔兹曼方法多组分飞机结冰
- 非均匀矩形网格的局部网格细化LBM算法研究
- 2023年
- 传统的格子玻尔兹曼方法(LBM),特别是基于均匀正方形网格的经典单松弛计算模型(SLBM),其算法鲁棒性和数值稳定性较差,限制了LBM的发展和应用.而网格细化策略可以有效缓解这一窘境,但是传统LBM中网格细化必然会导致计算效率骤降,计算设备要求攀高.为了解决这一问题,文章基于非均匀矩形网格结构,结合插值LBM算法的思路,在保证物面处和流动变化剧烈区域的局部网格细化以及计算精度的前提下,提出了25点拉格朗日插值LBM算法.以经典顶盖驱动方腔内流为算例,开展了包括不同网格分辨率和插值格式的对比分析研究.验证算例既包括了定常流动的数值模拟,也涉及了非定常周期性流动的求解.计算结果表明,相较于其他插值格式,拉格朗日插值格式表现优异;文章局部网格细化工作可以确保物面处及流动变化剧烈区域流动细节的捕捉;数值模拟算法可以为数值仿真提供可信的计算结果;同时大幅降低了总网格数量.因此很大程度上提升了计算效率;数值模拟方法鲁棒性较好,适用于包括定常和非定常流动的数值模拟.
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- 关键词：格子玻尔兹曼方法
- 翼身融合布局飞机分布式推进边界层吸入效应影响研究
- 2024年
- 翼身融合布局是指机翼和机身高度融合的全升力面飞机外形,在提升巡航效率和减排降噪等方面展现出明显的性能优势和发展潜力.采用雷诺平均Navier-Stokes方法结合基于叶素理论的体积力模型,针对翼身融合布局民机分布式推进边界层吸入(BLI)效应影响下的绕流流场进行了数值研究.首先,将翼身融合布局民机分布式BLI推进构型简化为涵道风扇-机翼段耦合构型,计算涵道风扇质量流率小于1、等于1以及大于1的3个工况,对比分析了滑移网格方法、冻结转子方法和基于叶素理论的体积力模型法的流场细节、计算精度以及计算效率.其次,建立分布式BLI推进-机翼耦合构型,对此构型不同转速下的绕流流场进行对比分析,探究并验证所建立的分布式BLI推进系统抑制分离的能力.最后,将分布式BLI推进安装于翼身融合布局飞机概念方案NPU-BWB-300机翼与机身的融合段,探究其对NPU-BWB-300绕流流场的影响.研究结果表明:滑移网格方法、冻结转子方法和基于叶素理论的体积力模型方法均可以较好地刻画涵道风扇边界层吸入效应的流场细节;所建立的分布式BLI推进系统具备抑制分离的能力,将其应用于NPU-BWB-300也可以取得较为明显地改善分离流场的效果.
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- 关键词：涵道风扇
- 深纵比对方腔过渡流临界特性的影响研究
- 2023年
- 流场过渡流临界特性是指流场因流动分岔而引起的流动状态和流场物理特性变化.它从根本上决定了流动演化模式和流场特性等物理规律,对解释复杂流动现象意义重大.文章针对不同深纵比(R∈[0.1,2.0])的顶盖驱动方腔内流开展数值模拟和流场稳定性分析研究.预测Hopf,Neimark-Sacker和period-doubling流动分岔及湍流始现的临界雷诺数;分析流场演化模式,发现对应不同的深纵比,有些流动遵循经典的Ruelle-Takens模式,有些流动则会由周期性流动跃变至湍流;捕捉和分析各种流动现象,如流场稳定性丧失、能量级串、流场拓扑结构变化规律等.研究成果对于揭示深纵比这一几何参数对腔体内流过渡流临界特性的影响规律意义重大,进一步完善了内流流场特性的研究.研究发现,Moffatt效应不仅存在于拥有尖锐夹角的内部流动中,也出现于挤压拉伸的狭长空间;无论是深腔还是浅腔,流场稳定性最初的破坏总是以Hopf流动分岔的出现而开始;就浅腔(R<1.0)而言,随着深纵比逐渐增加,Hopf流动分岔的临界雷诺数越来越小,流动更容易变为非定常状态,说明流场稳定性变得越来越容易被破坏;就深腔(R>1.0)而言,相较于经典方腔驱动内流(R=1.0),流场稳定性更容易丧失;沿纵向的几何外形拉伸并不是提升流场稳定性的强制约束.
- 安博孟欣雨郭世鹏桑为民
- 基于不同网格结构的LBM算法研究被引量：6
- 2013年
- 传统的格子波尔兹曼方法(lattice--Boltzmann method,LBM)通常基于标准均匀网格,这主要取决于速度的空间离散格式.均匀网格结构的特点,使LBM在处理具有复杂边界的问题时遇到较大的困难,从而限制了它的应用.另外,对于较为复杂的流动,其流场存在流动变化剧烈和平缓的区域,在流动变化剧烈的区域,往往需要足够的网格点才能更好地捕捉到流场信息,而均匀网格会使得网格数量过多,这会增加计算量,但网格数量过少又无法获得必要的流场信息,使LBM的计算效率降低.为了解决上述问题,用不同的网格结构,以顶盖驱动的腔体内流、柱体绕流和翼型绕流为例,探讨了提高LBM算法的计算效率和适用性问题.
- 安博桑为民
- 关键词：网格结构翼型绕流
