【摘 要】
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湍流的数值模拟是一个非常复杂的问题，很多因素都会影响计算结果。本文选用周期丘陵湍流作为基本算例，研究了对流项数值格式和湍流模拟方法对计算结果的影响，为湍流的数值模拟提供一些参考。在对流项数值格式里，我们研究了Jameson中心格式，AUSM+格式，Roe格式和AUSMDV格式对计算结果的影响，我们发现三种迎风格式在捕捉分离细节时不及Jameson中心格式。在湍流模拟方法里，我们尝试了大涡模拟，分离
【机 构】
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湍流的数值模拟是一个非常复杂的问题，很多因素都会影响计算结果。本文选用周期丘陵湍流作为基本算例，研究了对流项数值格式和湍流模拟方法对计算结果的影响，为湍流的数值模拟提供一些参考。在对流项数值格式里，我们研究了Jameson中心格式，AUSM+格式，Roe格式和AUSMDV格式对计算结果的影响，我们发现三种迎风格式在捕捉分离细节时不及Jameson中心格式。在湍流模拟方法里，我们尝试了大涡模拟，分离涡模拟以及陈十一等最近提出的约束大涡模拟方法。我们发现约束大涡模拟方法能够更好地模拟此分离湍流。
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对某典型的常规气动布局飞机，采用数值模拟方法，开展了垂尾和平尾的跨音速减阻设计。研究结果表明：通过优化垂尾和平尾布局参数，对后机身进行跨音速面积律优化，明显降低了飞机跨音速零升阻力。
边界层失稳是流体力学研究的热点问题之一，研究边界层失稳不但对飞行器设计具有重要意义，其也是流体力学研究中最具挑战性的课题之一。G(o)rtler失稳作为边界层失稳的一种，在许多实际重要流动中导致转捩。例如在超临界翼型下表面的前缘和尾缘促进转捩，在燃气轮机中促进流体与叶片的对流换热。本文建立了可压缩G(o)rtler失稳数学模型，针对可压缩平板边界层进行了线性稳定性分析。给出了最容易发生失稳的参数区
采用量热完全气体模型、单温5组元模型、单温11组元模型、双温5组元模型、双温11组元模型对Electre模型进行了数值模拟。分析了各种模型对飞行马赫数、沿驻点线压力温度分布、沿物面的压力温度分布、平动和振动温度、沿驻点线组分分布、物面热流密度分布。结果表明：量热完全气体模型计算的激波脱体距离约为非平衡的结果的2倍，而各种模型计算的物面压力分布相差不大；量热完全气体模型计算的沿驻点线的温度约为非平衡
在流体力学问题的研究中，存在着大量的所谓运动界面问题。基于网格划分的传统模拟方法在模拟这些问题时存在操作复杂且计算中容易出现网格扭曲畸变等问题。无网格的光滑粒子流体动力学方法(SPH方法)能够有效克服传统网格方法在处理类似大变形问题时存在的网格畸变或变形界面难以追踪等困难，是追踪运动界面的有效方法。本文即利用该方法追踪模拟超高速碰撞、气液两相流、流固耦合等运动界面问题，模拟结果显示该方法简单有效，
基于“完备”螺旋桨模型数值计算结果结合动量守恒法则发展了一种新型激励盘模型，并将其耦合在CFD计算程序中进行了螺旋桨滑流数值算法研究。通过应用“完备”螺旋桨模型螺旋桨滑流数值流场，计算出螺旋桨桨盘前后相对位置处的流动参数，进而拟合出了满足拉力限定条件的桨盘压差曲线。根据动量守恒原理将压差曲线应用于激励盘模型，并转换为CFD计算边界边界条件完成激励盘模型对螺旋桨滑流特性数值模拟方法研究。计算结果表明
本文研究了应用于气动声学计算中的格子Boltzmann方法(LBM)，采用非平衡外插格式处理壁面边界条件，远场无反射边界条件采用吸收层边界条件。首先，将LBM应用于顶盖驱动的空腔流动模拟进行程序验证；然后，数值研究气动声学中的几个典型问题，并与传统的4阶精度低色散保持格式(DRP)比较，检验了该方法模拟气动声学基本问题的能力，为进一步运用该方法模拟复杂物体产生噪声奠定基础。研究表明，尽管标准LBM
WCNS-E-5格式具有较高的精度和分辨率，对复杂网格的适应性强，已经解决了许多航空航天中的气动问题。由于格式固有的模板自适应选择器和网格的复杂性等都会对最终计算精度造成影响，为了分析精度，首先给出了两种通过数值解反推计算格式精度的方法，其中一种方法适合已知精确解的情况，另一种方法适合未知精确解的情况。然后在拉伸网格、斜交网格、拐折网格和扭曲网格等4中典型拓扑结构下分析了WCNS-E-5格式的精度
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为了研究气体分子转动非平衡效应对稀薄过渡流区气体流动的影响，本文在研究基于Boltzmann模型方程求解稀薄流到连续流跨流域气体流动问题统一算法原理与计算规则基础上，从计及转动自由度松弛变化特性的Rykov模型出发，通过采用转动惯量描述气体分子自旋运动，研究考虑转动非平衡效应的Boltzmann模型方程数值求解方法。通过数值计算考虑转动非平衡影响的双原子气体一维、二维Boltzmann猢模型方程，