【正文】 控制方程進(jìn)行積分，建立關(guān)于離散化的未知量（包括速度、壓力、溫度等以及其它守恒量）的代數(shù)方程組。（3）離散方程的線性化，以及線性方程組的求解，得到變量的值。FLUENT有兩種數(shù)值求解方法：基于壓力求解器（PressureBased Solver）和基于密度求解器（DensityBased Solver）?；趬毫Φ那蠼夥椒ㄔ局饕糜诓豢蓧嚎s流動，而基于密度的方法主要用于高速可壓縮流動。目前，F(xiàn)LUENT中這兩種方法都可用于求解更寬泛的流動。兩種方法采用相似的離散化過程，但線性化方法和求解離散方程組的方法不同。兩種方法中，速度場是由動量方程求解得到的?；诿芏鹊姆椒ㄖ校B續(xù)性方程用于求解密度場，而壓力場由狀態(tài)方程確定?；趬毫Φ姆椒ㄖ校瑝毫鍪怯汕蠼鈮毫驂毫π拚捣匠痰玫降?，而壓力修正值方程由連續(xù)性方程和動量方程推導(dǎo)而來。本文主要討論基于密度求解方法。基于密度求解器對連續(xù)性方程、動量方程、能量方程和組分輸運(yùn)方程等控制方程同時求解，依次求解其它標(biāo)量的控制方程，即這些方程相互之間以及其耦合方程組之間是分離式求解的。由于控制方程組是非線性的，并且是耦合的，求解過程必須進(jìn)行若干次迭代以得到收斂的解。 基于密度求解器迭代過程（1）基于當(dāng)前流場更新流體物性（如果是新開始計(jì)算，則按初始化流場更新流體物性）。（2）對連續(xù)性方程、動量方程、能量方程和組分方程進(jìn)行同時求解。（3）求解湍流和熱輻射等標(biāo)量方程，這時其它變量使用最新更新值。（4）如果進(jìn)行多項(xiàng)流耦合計(jì)算，更新相關(guān)連續(xù)方程與分散相軌跡計(jì)算中的源項(xiàng)。（5）檢查方程組求解收斂與否?；诿芏惹蠼馄鲗⑦B續(xù)方程、動量方程、以及能量輸運(yùn)方程、組分輸運(yùn)方程作為一個方程組（可以看成矢量）同時求解，即耦合求解。附加標(biāo)量的控制方程則順序求解（即與耦合的方程組以及互相之間分離式地求解）。3. 梯度格式基于單元的最小二乘法（Least Squares Cell Based）法為了計(jì)算單元界面處的標(biāo)量值以及二階擴(kuò)散項(xiàng)和速度的導(dǎo)數(shù)，需要計(jì)算梯度值。變量的梯度用于流動守恒方程中對流項(xiàng)和擴(kuò)散項(xiàng)的離散化。梯度值計(jì)算有下列方法：①GreenGauss定理；②基于單元的GreenGauss法（GreenGauss Cell Based）；③基于節(jié)點(diǎn)的GreenGauss法（GreenGauss Node Based）；④基于單元的最小二乘法（Least Squares Cell Based）。本文研究的數(shù)值計(jì)算模型主要采用基于單元的最小二乘法（Least Squares Cell Based）。4. 其余設(shè)置在實(shí)際的數(shù)值模擬過程中很重要的一點(diǎn)是需要決定離散方程離散格式，即：將離散網(wǎng)格上的物理量及其導(dǎo)數(shù)通過前后節(jié)點(diǎn)的物理量插值求出。不同的插值方法即產(chǎn)生不同的離散格式因此，使用中心差分格式就不能很好的模擬真實(shí)的物理狀況，因此，在模擬中可以采用上游物理量的值或上游權(quán)重比較大的值來代替上下游物理量的平均值，這種方法稱之為上風(fēng)格式或迎風(fēng)格式，它比較好的符合了物理流動中的真實(shí)條件。在對流項(xiàng)的迎風(fēng)格式中有一階、二階、三階之分，分別具有不同的離散截差，在不同的條件下有不同的精度表現(xiàn)。一般情況下，高階迎風(fēng)格式會有相對較好的計(jì)算精度，但高階格式對于計(jì)算資源的要求也將提高，它們將需要更多的計(jì)算時間和計(jì)算機(jī)內(nèi)存。在進(jìn)行流場數(shù)值模擬的過程中，還有一些與求解算法和格式有關(guān)的參數(shù)需要調(diào)整，主要包括數(shù)值迭代中的欠松弛因子，和時間步長參數(shù)，它是決定迭代計(jì)算能否收斂和收斂快慢的重要參數(shù)，數(shù)值越小則越容易收斂，但收斂速度也越慢。當(dāng)數(shù)值模擬流場中所有參與計(jì)算的相關(guān)參數(shù)都確定之后，還必須為流場離散化控制方程進(jìn)行初始化和殘差設(shè)置。初始化就是對整個流場區(qū)域的每一個單元網(wǎng)格置初值，使所有控制方程在此初值的基礎(chǔ)上開始迭代。殘差設(shè)置是指在控制方程組求解的迭代過程中，監(jiān)視求解過程中所關(guān)心的變量的殘差，包括速度、能量、連續(xù)性及湍流參數(shù)的殘差。一般來講，當(dāng)這些殘差小于某一特定數(shù)量級時，就可以判定迭代過程收斂，終止迭代。迭代過程中可以要求實(shí)時顯示流場進(jìn)口和出口的流量曲線，穩(wěn)態(tài)計(jì)算時，當(dāng)進(jìn)口、%，且流量不再發(fā)生變化時，可以認(rèn)為迭代收斂。到此為止，所有參數(shù)都已經(jīng)設(shè)置完畢，可以進(jìn)行迭代求解了。4 計(jì)算結(jié)果及分析本論文在本章節(jié)對數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行處理分析。通過對數(shù)值模擬計(jì)算的后處理，得到模型的垂直對稱面Ma數(shù)分布云圖、總壓分布云圖、密度分布云圖、由此來評估計(jì)算域的流場品質(zhì)。最后，得到進(jìn)氣道各截面的Ma數(shù)分布云圖、總壓分布云圖、密度分布云圖進(jìn)而完成對進(jìn)氣道的分析。 流場垂直對稱面各云圖分布。 垂直對稱面密度分布 垂直對稱面密度分布。 垂直對稱面馬赫數(shù)分布 進(jìn)氣道各截面云圖分布以YF16戰(zhàn)斗機(jī)的腹式S形正激波進(jìn)氣道為研究對象，在整個進(jìn)氣道方向上建立x=,x=5m,x=,x=4m,x=,x=3m,x=1m,x=，其總壓分布云圖、密度分布云圖、馬赫數(shù)分布云圖如下所示。 進(jìn)氣道截面x= 進(jìn)氣道截面x=5m處總壓分布云圖 進(jìn)氣道截面x= 進(jìn)氣道截面x=4m處總壓分布云圖 進(jìn)氣道截面x= 進(jìn)氣道截面x=3m處總壓分布云圖 進(jìn)氣道截面x=1m處總壓分布云圖 = 進(jìn)氣道截面x= 進(jìn)氣道截面x=5m處密度分布云圖 進(jìn)氣道截面x= 進(jìn)氣道截面x=4m處密度分布云圖 進(jìn)氣道截面x= 進(jìn)氣道截面x=3m處密度分布云圖 進(jìn)氣道截面x=1m處密度分布云圖 進(jìn)氣道截面x=。 進(jìn)氣道截面x= 進(jìn)氣道截面x=5m處馬赫數(shù)分布云圖 進(jìn)氣道截面x= 進(jìn)氣道截面x=4m處馬赫數(shù)分布云圖 進(jìn)氣道截面x= =3m處馬赫數(shù)分布云圖 進(jìn)氣道截面x=1m處馬赫數(shù)分布云圖 進(jìn)氣道截面x= 結(jié)果分析進(jìn)氣由飛機(jī)上的進(jìn)口至發(fā)動機(jī)進(jìn)口所經(jīng)過的一段管道稱為發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道。對進(jìn)氣道的基本要求是：進(jìn)氣道必須以盡可能小的總壓損失完成從高速的自由射流至發(fā)動機(jī)進(jìn)口所要求的減速增壓任務(wù)；在所有飛行條件和發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)下，進(jìn)氣道的增壓過程應(yīng)避免過大的空間和時間上的氣流不均勻性以減少風(fēng)扇或壓氣機(jī)喘振和葉片振動的危險；進(jìn)氣道外阻力應(yīng)盡可能小。總壓是氣流靜壓和動壓之和，表征了氣流的機(jī)械能，總壓恢復(fù)是指發(fā)動機(jī)進(jìn)口處的氣流總壓與進(jìn)氣道遠(yuǎn)前方來流的總壓之比，是進(jìn)氣道設(shè)計(jì)中的一個重要參數(shù)，表示氣流機(jī)械能的損失。，該進(jìn)氣道內(nèi)部是先收斂后擴(kuò)張通道當(dāng)氣體流經(jīng)此通道時，速度由亞聲速變?yōu)槁曀僭僮冎脸曀?，橫截面積最小處即為臨界面，此處速度恰好等于聲速，已知當(dāng)氣流馬赫數(shù)大于1便會在進(jìn)氣道內(nèi)形成激波，當(dāng)氣體經(jīng)過激波后總溫不變，馬赫數(shù)減小，進(jìn)而導(dǎo)致總壓也變?。倝旱扔陟o壓與動壓之和，動壓等于），密度、壓力、溫度均增大。且由于整個流動過程中質(zhì)量流量守恒保持不變，故氣流密度與進(jìn)氣道截面積成反比關(guān)系。可得出自由射流試驗(yàn)中進(jìn)氣道各截面云圖滿足進(jìn)氣道理論分析的結(jié)果，由此驗(yàn)證了該自由射流試驗(yàn)裝置的正確性。5 結(jié)論與展望 結(jié)論本文對進(jìn)氣道/發(fā)動機(jī)高空模擬亞聲速自由射流試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過建模和數(shù)值模擬計(jì)算，并對計(jì)算結(jié)果加以分析，得出如下主要結(jié)論：1. 可調(diào)亞聲速噴管出口的Ma數(shù)分布均勻，而且達(dá)到了實(shí)驗(yàn)所要求的Ma數(shù)。滿足可調(diào)亞聲速噴管的結(jié)構(gòu)和氣動布局設(shè)計(jì)要求。、馬赫數(shù)、總壓的云圖分析，得出高空艙的結(jié)構(gòu)和氣動布局滿足設(shè)計(jì)之初的要求。 展望1. 鑒于時間限制，本文中的計(jì)算條件只限定了某一特定馬赫數(shù)條件下，今后應(yīng)嘗試選用多組數(shù)值進(jìn)行計(jì)算并進(jìn)行類比，使得模擬結(jié)果更加真實(shí)全面。2. 本文的數(shù)值仿真只選擇了簡單的計(jì)算狀態(tài)，今后需進(jìn)一步開展全面的數(shù)值仿真，如改變攻角和側(cè)滑角。3. 出于時間的考慮和計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的限制，本文中的數(shù)值模擬未考慮附面層的影響以及諸多細(xì)節(jié)問題，而且計(jì)算模型的網(wǎng)格質(zhì)量也不是最佳的，今后需對上述方面的不足進(jìn)行改進(jìn)。參考文獻(xiàn)6 杜鶴齡. 航空發(fā)動機(jī)高空模擬. 北京: 國防工業(yè)出版社, 20027 張也影. 流體力學(xué). 北京: 高等教育出版社, 19998 沈維道, 童鈞耕. 工程熱力學(xué). 北京: 高等教育出版社, 20029 楊世銘, 陶文銓. 傳熱學(xué). 北京: 高等教育出版社, 200610 王新月. 氣體動力學(xué)基礎(chǔ). 西安: 西北工業(yè)大學(xué)出版社, 200611 張寶誠. 航空發(fā)動機(jī)試驗(yàn)和測試技術(shù). 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 200512 陶增元, 王如根. 飛機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì). 北京: 國防工業(yè)出版社, 200213 廉筱純, 吳虎. 航空發(fā)動機(jī)原理. 西安: 西北工業(yè)大學(xué)出版社, 200114 方寶瑞. 飛機(jī)氣動布局設(shè)計(jì). 北京: 航空工業(yè)出版社, 199715 溫正. 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