国家自然科学基金(51375486)
- 作品数：9 被引量：17H指数：2
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- 几何约束的改进弹性体网格变形方法研究及应用被引量：1
- 2018年
- 针对现有弹性体网格变形方法无法有效抑制网格单元出现"负体积"和过度畸变等问题,引入体积弹性模量约束和挤压弹性模量约束,提出一种基于几何约束的改进弹性体法。借助Patrick网格质量参数,选取三维长方体边界在旋转、平移和伸展变形三种方式下的大幅度运动,对比研究引入几何约束后的改进效果。仿真计算二维NACA0012翼型的俯仰振荡和三维伸缩翼变形过程的气动特性,结果表明:基于几何约束的改进弹性体法显著提高了变形网格的鲁棒性,尤其在大变形时能够有效约束较差网格单元,改善经典方法存在的问题,可为非定常流场问题的求解提供有力支撑。
- 张斌丰志伟杨涛彭悟宇张青斌
- 网格质量反馈的弹性体动网格改进被引量：2
- 2018年
- 高鲁棒性的动网格变形方法是求解包含运动边界的非定常流场问题的关键技术。基于经典的弹性体动网格方法,引入两种设计合理、评价效果较好的网格质量参数——Patrick参数和Baker参数,提出了一种基于网格质量反馈的改进弹性体动网格方法。结合二维NACA0012翼型、三维ONERA M6机翼大角度俯仰运动,对比研究改进方法与经典方法的变形能力,改进方法能够保持较好的网格质量,尤其在最大变形时,可以有效改善较差网格单元,具有更高的鲁棒性。计算了NACA0012翼型、ONERA M6机翼的俯仰振荡绕流,并与实验结果及文献进行对比,结果表明,基于网格质量反馈的改进弹性体法能够显著提高变形网格的鲁棒性,可为非定常流场问题的求解提供有力支撑。
- 张斌杨涛丰志伟张青斌葛健全
- 非结构弹性体动网格方法应用策略及改进被引量：1
- 2017年
- 针对3种代表性的经典弹性体动网格方法,从网格最大变形能力、质量评价指标和空间分布趋势3个方面综合分析了各方法的网格变形特性,重点总结了各方法的适用范围.结合工程实际,研究了特定问题的弹性体动网格应用策略.最后,整合各经典弹性体动网格方法的优势提出了改进方法,并通过NACA0006翼型的超声速俯仰振荡加以验证.研究结果表明:基于面积的弹性体法适用于加密型网格,而基于距离的弹性体法适用于均匀型网格,该应用策略可为工程问题提供指导.改进方法效果明显,在大变形时相对基于距离的弹性体法的各项网格质量增幅均在10%以上,相对基于面积的弹性体法的最小网格质量增幅几乎达到4倍,并且在数值模拟中具有较高的精度,可显著增强弹性体法的鲁棒性.
- 张斌杨涛丰志伟张青斌葛健全霍霖
- 关键词：动网格弹性体非结构网格
- 用紧支径向基函数传递固体域耦合数据的方法
- 2014年
- 针对热-电场耦合仿真计算中非匹配网格之间的数据插值问题,提出了一种基于紧支径向基函数点插值的数据传递方法。推导了数据传递矩阵,根据所提出的数据传递方法编制了非匹配网格之间数据传递计算程序,以若干组非匹配网格之间的温度插值为例进行了验证,并分析了不同参数对计算时间及精度的影响,结果表明,算法效率较高,计算误差较小,适用于以热-电场耦合为代表的固体域耦合非匹配网格间的数据传递计算。
- 霍霖杨涛程兴华
- 关键词：非匹配网格
- 火星探测器气动外形/弹道一体化多目标优化被引量：6
- 2014年
- 针对火星探测器概念设计阶段的需求,提出了融合气动外形、弹道和开伞条件的一体化多目标优化设计方法。首先建立了火星探测器进入段三自由度弹道运动方程,基于修正牛顿理论推导了适用于具有较大半锥角球锥外形的气动参数估算模型,采用Sutton-Graves公式计算了驻点热流密度。以开伞高度、总吸热量和容积率为目标函数建立了火星探测器气动外形/弹道一体化多目标优化模型,采用基于分解的多目标进化算法(MOEA/D)进行求解计算并与参考设计进行了对比。数值结果表明:多目标优化方法提供多个三目标均优于参考设计的Pareto最优解,为火星探测器的概念设计提供了一定的参考依据。
- 丰志伟张青斌高兴龙唐乾刚杨涛
- 关键词：火星探测器多目标优化气动外形概念设计
- 降落伞充气过程的参数化仿真软件被引量：1
- 2013年
- 降落伞充气过程是典型的流固耦合问题,具有复杂的耦合动力学行为。基于ANSYS/LS-DYNA软件的参数化设计语言和任意拉格朗日欧拉算法开发了适合于航空伞型降落伞充气展开过程的三维仿真系统;介绍了系统主要算法思想和基本组成结构;以某型开缝降落伞的充气过程为例,通过人机交互界面输入伞形、伞衣几何尺寸、流场几何尺寸、伞衣材料等系统参数,数值模拟了降落伞开伞过程,得到了开伞过载,伞衣3D外形变化等计算结果,验证了仿真系统的有效性和可行性。该仿真软件可应用于降落伞低速空投试验和风洞试验的模拟和技术验证。
- 吕伯平尚琨高兴龙张青斌
- 关键词：流固耦合
- 钨渗铜燃气舵化学烧蚀计算被引量：3
- 2016年
- 固体火箭发动机燃气舵的烧蚀主要包括Al2O3颗粒冲刷、化学烧蚀,采用商业软件FLUENT对某型号的固体火箭发动机尾流场和钨渗铜燃气舵的流场进行模拟,通过气固双向耦合计算稳态和瞬态的燃气舵的内部温度场分布和变化过程;编写插入UDF函数计算燃气舵与高温气流发生反应造成的化学烧蚀,计算燃气舵的化学烧蚀量。
- 郑兴宇杨涛张青斌
- 关键词：燃气舵流固耦合烧蚀
- 火星降落伞开伞控制算法研究被引量：2
- 2019年
- 针对火星再入过程中降落伞开伞策略问题,研究了基于过载的自适应开伞控制方法。首先建立了着陆器六自由度动力学模型,分析了火星再入弹道特性;然后利用弹道过载、动压和马赫数之间的相关性,研究了基于特定时间间隔的自适应开伞控制方法;另外,考虑到火星再入过程的不确定性,采用Monte-Carlo随机数值试验方法,分析了大气密度、进入角、轴向力系数、法向力系数、俯仰力矩系数和转动惯量等随机参数作用下开伞控制方案的可行性;最后,对比了传统和自适应开伞控制方案的统计概率特性。自适应开伞算法和仿真成果可指导未来深空探测任务中降落伞减速设计问题。
- 邹文高峰张青斌
- 基于代理模型技术的返回舱外形优化被引量：1
- 2013年
- 针对返回舱再入过程中需要满足的复杂气动力热条件,在典型高超声速条件下以升阻比和阻力系数为目标,以驻点热流和容积率为约束条件进行返回舱外形多目标优化设计。气动特性分析采用基于三维Navier-Stokes方程和结构网格的计算流体力学数值仿真(CFD)方法,采用Fay-Riddell经验公式计算驻点热流,采用NSGA-II优化算法进行全局寻优,为了增强多目标优化设计的计算效率,利用Kriging代理模型替代CFD计算,并引入改进的EI函数加点策略,大大减少了构建代理模型时所需的样本点数目。优化计算结果表明,代理模型计算结果与CFD计算结果误差可以控制在7%以内,基于代理模型技术的优化过程可以节省95%以上的计算开销。因此,该方法能够较好地满足初步设计的要求,为返回舱外形优化提供有益的借鉴。
- 马洋荣伟江长虹张青斌霍霖
- 关键词：返回舱代理模型高超声速
