简介:由大粗糙元引起的髙超声速边界层强制转捩在航天技术中有实际应用,因而近年来受到人们的广泛关注.虽然目前导致该转捩过程的内在机理尚不完全清楚,但有一点是明确的,即粗糙元的尾迹流场中存在强对流不稳定性.文章的出发点是研究这种对流不稳定模态是如何触发转捩的.首先通过CFD方法,计算出髙超声速边界层中粗糙元的尾迹流场,并对其进行二维稳定性分析.结果发现,在传统不稳定Tollmien-Schlichting(T-S)模态出现的临界Reynolds数之前,存在髙增长率的无黏不稳定模态,表现为对称的余弦模态和反对称的正弦模态.然后对该不稳定模态在粗糙元尾迹流中的演化进行了模拟,验证了二维稳定性分析的结果,并考察了非平行性效应的影响.最后通过直接数值模拟,研究由这些不稳定模态触发转捩的全过程.结果表明,对流不稳定模态确实是导致边界层转捩的关键机制.该转捩过程的特点是,局部湍斑首先在不稳定模态特征函数的峰值附近出现,然后向全流场扩散.就文章研究的工况而言,余弦和正弦模态的相互作用对转捩的影响并不明显,且后者在转捩过程中起主导作用.
简介:目的:探究错距旋压仿真模型关键特性参数影响,改进建模方法,克服现有模型方案的缺陷,构建更准确、可靠和稳定的错距旋压有限元仿真模型。创新点:1.提供包括全模型、六面体离散、速度边界、全仿真、双精度和无干涉模型等在内的改进有限元模型构建方法;2.基于所构建的改进模型,完善错距值对成型过程影响的现有结论。方法1.通过能量、网格独立性和过程参数分析,验证改进有限元模型的可行性和可靠性:2.通过对比仿真和数据分析,获得边界模式、精度模式、时间截断和错距干涉对仿真结果的影响;3.通过仿真模拟,完善现有受干涉、单精度、时间截断和位移边界影响的错距值研究成果。结论:1.速度边界模式较之位移边界模式具有更高的计算精度和效率;2.时间截断不能确保扶取稳态结果,不利于计算的准确性和稳定性;3.截断误差对错距旋压成型结果影响显著,计算过程中应采用双精度模式;4.错距干涉严重干扰计算的正确性和可靠性,应在实验设计阶段予以排除:5.针对现有错距值研究受干涉、单精度、时间截断和位移边界影响的现状,基于改进模型,完善错距影响结论(表11)。
简介:基于惯性系的双矢量定姿方法选择惯性系中的两个重力视运动向量作为不共线矢量,解决了传统双矢量定姿方法在晃动基座条件下易受载体角运动干扰而无法实现对准的问题,但该方法仍需要精确的地理纬度信息以参与对准计算。针对未知纬度条件下的SINS抗晃动自对准问题,提出了一种基于重力视运动的三矢量自对准方法。该方法将初始对准问题归结为求解当前时刻导航系相对于初始时刻载体系的姿态矩阵问题,并利用矢量运算进行求解,仿真结果表明:加速度计随机测量噪声会映射为重力视运动随机噪声,降低对准精度;当加速度计随机噪声量级较大时,会带来对准计算失败。针对噪声问题,引入Daubechies(db4)小波进行5层分解来实现对重力视运动的降噪,并选择去噪后的重力视运动向量参与三矢量定姿解算,仿真结果表明:db4小波具有良好的去噪效果,基于小波去噪的三矢量自对准方法可以有效完成未知纬度条件下的SINS初始对准。