非结构动网格与非定常流动

创建时间:2021-05-28 14:02
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▪含运动边界的非定常流动研究

面向飞行器大幅度运动产生的非线性(大迎角,俯仰与滚转耦合等)和飞行器气动外形变化产生的非线性(控制面偏转,变体飞行器,烧蚀和喷流)等前沿问题,开发了基于非结构动网格的非定常CFD模拟软件,发展了高效非结构网格变形方法和高效网格重构与流场插值方法,改进的高效RBF网格变形方法并针对边界大幅度运动时网格质量下降的问题采用全局网格重构方法和并行流场插值方法,提高了插值效率和插值精度。



软件框架     
    
改进的高效RBF网格变形方法
  
高效网格重构与流场插值方法


▪多体分离与非定常运动耦合计算
       开展了含动边界的多提分离与非当场运动耦合模拟,验证了定常/非定常气动力的计算精度,考核了基于非结构动网格的非定常CFD模拟软件的计算精度和计算效率。

外挂物投放


外挂物欧拉角和质心位移计算结果

▪气动与控制耦合

提出了高效的动网格方法(网格并行变形,流场并行插值),发展了通用,灵活的CFD程序,分析了高超声速飞行器横侧向动态特性的非线性度和动态稳定性,模拟了在耦合控制系统作用下飞行器的动态特性


初始流场和中间过程非定常流场


姿态角和力矩的动态响应

▪高超声速气动热烧蚀变形与传热一体化计算

基于非结构网格,耦合流场-温度场-烧蚀变形过程,解决了主要发生在航天飞行器的再入过程,高超声速飞行器的飞行过程,火箭发动机的喉部位置的多场耦合问题。针对碳基烧蚀热防护材料,采用非定常流场与温度场的强耦合方式,计算随时间推进的烧蚀变形过程。


钝锥横切面变形及温度分布                                                钝锥表面变形及温度分布