计算流体力学在飞行器研制中的应用

傅振升

（临沂大学，山东 临沂 276000）

计算流体力学在飞行器研制中的应用

傅振升

（临沂大学，山东 临沂 276000）

文章按照高速飞行器的启动飞行，分析了计算流体力学的建模和相关应用。高速飞行器的发展随着计算机技术的发展而改变，计算流体力学的飞行设计具有独特的作用。从宏观角度分析，出发求解Euler方程，N一S方程。需要考虑到真实气体所带来的有些化学反应以及N一S方程的电离求解。从微观的角度进行相关的求解，运用蒙特卡洛法对气体分子运动直接模拟。结果表明随着计算机不断的发展，计算动力学得到了显著的提升。

飞行器；计算；流体力学；问题；作用

1 计算流体力学的概念

计算流体力学属于一门交叉学科，涉及的领域比较广。主要包括计算机科学、流体力学、偏微分方程的数学理论、计算几何、数值分析，演变出了当前的计算流体力学，为相关理论及其原理奠定了基础。随着计算机不断的发展，流体力学存在着非常好的硬件环境，促进了流体力学的发展，进而加强了我国科学技术的进步。

2 在航空飞行器问题上的应用

（1）飞行器操作中，关于流体的计算，应严格按照飞行器设计的要求。计算数值中，合理利用物理模型，使模型的精确度以及准确度可以获取一个较好的效果。比如在针对大攻角的问题上，用Euler和N一S方程计算相关案例。确认N一S模型优于Euler模型，在粘性修正的问题当中，在某些方面存在经验者的加入，但是按照这样的方法能够将流体学的两个常用的程序进行相应的计算并得出其计算结果，同时也能够设计出完美的模块。这要在相关飞行器的要求下进行，不同的飞行器对相应的解决办法也有不同。所以，要随着有关物体力学对计算程序进行相应的改善并发展，在计算物体力学的过程当中需要随时关注其发展状态。

（2）有关大攻角的问题，是长期以来最为关注的热点问题，始终围绕着飞行器的动力来进行相应的计算过程，当攻角显示比较大的情况下，有可能会产生旋涡以及机头向下，严重时导致不对称。当这一现象不能够得到相应的抑制，那么其主要会产生一些问题：横向力以及偏航力的现象，旋涡及其相互作用发生在尾翼之间，这一现状是最为容易出现故障的。经过一系列的实践表示，如果这种不对称的问题扰乱自由流时，就会对几何的问题产生影响，同时，也会影响到整个机头的形状，以及触及到雷诺数的敏感方面。当发生严重涡旋时的情况下，有可能产生完全湍流以及非对称载荷出现在边界层的状况。通过采用N一S方程与Hummel的计算结果进行对比分析，进而获取实验数据结果，其结果表明，完全相同的几条线发生了分离，一共利用了545,025个网格点（129个点是其周向，65个点是其垂直方向，65个点是其长度方向）。通过采用网络密度对大攻角的相关流动进行数字运算，可知按照相关要求，其中必须要确保其网络密度在发展的过程当中不会出现缺少的现象，因此，这一方法能够模拟出的数据问题较为准确。

（3）对比分析有关层流和转抉区的相关测验结果，其中，其压力的分布以及测试的结果主要是按照相应的计算结果得知。并且，对于类似的方法可知，对其影响明显的原因主要在于对计算结果的分布，X/L大于0.7的位置上具有相关的压力表明，这种方法主要是按照层流来分析，其中，计算结果呈现明显偏高的趋势，将其应用到大攻角的相关计算当中，有其模型及其模型的应用，可以得到更为准确的计算结果。因此，在其离位置在X/L的流层表面可知，相当于位置距离为0.5。所以在发展的过程当中，经常发生向前发展的趋势，并且根据相应的调查研究发展，这样的研究结果和观察的结果比较类似。NASA的Ames和Langley研究中心研究发现，促进其良好的发展，并且保证其能够对模拟计算的F一18大攻角与N一S方程进行相应的计算程序。

目前，总结归纳出以下知识点。Ames研究中心按照有关计算来得到有些数据信息，并以此得到了大攻角下机头，从而产生的漩涡，以及有关移动特点和特征，并测试其侧滑效应。因为实际上的计算比实际撒谎那个的操作观察后，所得的数据靠后，这有可能是由于网格的尺度到目前为止还不够精细。F/A一18压力系数以及相关的计算结果得知，和飞行试验的结果相比，能够得出其和计算的方法还缺乏进一步的研究确认，当前Ames和Langley研究中，仍然在继续研究当前的计算方法，期望能够有效地改进并完善，将其发展到适应计算机的发展，包括飞行器部件之间的相互影响，因此，能够将其有效的应用到实际的飞行器操作当中。这是个能够达到的基本目标，并为其努力奋斗着的。

3 结束语

当前主要是以N一S的计算方式进行相关的程序计算，按照其配合子的相关方式，对运算模式进行相应的计算，来达到其更广泛的优势，受到人们的关注。因此，这种模式将会被应用到各个领域，根据当前的新型号的开发进程者来判断。可以选取当前能够促进国外商业软件发展的软件，并且按照自己的需求进行相关的选择，相关人员必须配有相应的软件开发经验，以及基本的知识。开发相关属于自己的计算流体力学平台，具有更好地便捷性。从某个方面来说，这在技术上对其商业软件的发展就有有利作用。

[1]刘绪,刘伟,柴振霞,等.飞行器动态稳定性参数计算方法研究进展[J].航空学报.2016,(8).

[2]张宇飞,符松.第五届国际计算流体力学大会介绍[J].力学进展,2008,(5).

O35

A

2096-2789（2016）11-0212-01

傅振升（1994-），男，山东潍坊人，研究方向：飞行器制造工程。