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高速飞行器空气动力学数值分析

张艳军  
【摘要】: 高速飞行器空气动力学数值分析是一种以计算流体力学为基础的准确、高效和实用的方法。目前国内外对计算流体力学的研究有从求解欧拉方程到求解NS方程,从求解二维问题到求解三维问题的趋势,它要求数值求解NS方程组来模拟粘性效应。 本文基于高速飞行器空气动力学数值分析,选用了雷诺平均NS方程(RANS),采用κ-ε模型,定义专门的边界模型条件,以压力、速度、温度、κ和ε为基本量进行迭代求解,对松弛因子的取值范围合理缩小化,根据SIMPLE算法和求解模型研制了相应的软件。对高速飞行器的流场进行数值分析,得出了在0攻角下,两种高速飞行器流场的速度分布、压力分布以及温度分布,并对宋流为不同马赫数时,两种高速飞行器数值分析的阻力系数和风洞实验阻力系数进行比较,比较结果表明有一致性,从而验证了模型及软件的正确性。在此过程中主要做的以下几方面的研究: 1.给出流体数学模型,定义专门的初始边界模型条件; 2.各种湍流模型的对比; 3.详细介绍了三维SIMPLE算法,给出求解器的设计方法; 4.求解了两种高速飞行器气动参数,和风洞实验的气动参数作了比较,结果一致性比较好。


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