某氣密裝置復(fù)雜腔體流場(chǎng)特性研究及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化.pdf

1、超大型復(fù)雜腔體是一種新型的氣密裝置，它具有結(jié)構(gòu)特征復(fù)雜，幾何尺寸大，單次燃?xì)廨斎肓看蟮忍攸c(diǎn)。同時(shí)，對(duì)超大型腔體內(nèi)部復(fù)雜燃?xì)饬鲌?chǎng)的研究幾乎沒有成功的先驗(yàn)算例。本文利用CFD軟件Fluent對(duì)腔體內(nèi)部復(fù)雜燃?xì)饬鲌?chǎng)特點(diǎn)進(jìn)行流體動(dòng)力學(xué)分析，主要完成了以下幾個(gè)方面的工作：
　　1、在系統(tǒng)考察了Fluent核心算法和理論基礎(chǔ)之后，自行編寫了C語言程序模塊，對(duì)FLUENT軟件進(jìn)行二次開發(fā)，解決了邊界條件輸入量隨時(shí)間動(dòng)態(tài)改變的參數(shù)問題和網(wǎng)格層依據(jù)

2、受力情況實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)更新問題，實(shí)現(xiàn)了超大型復(fù)雜腔體內(nèi)部整個(gè)航行體的真實(shí)出筒過程。
　　2、通過相似理論方法對(duì)本文所研究的腔體內(nèi)部復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行理論分析，確定了四分之一縮比模型航行體出筒過程中相似準(zhǔn)數(shù)的取舍原則，得出了縮比模型的相似準(zhǔn)數(shù)，通過求解計(jì)算，獲得了縮比模型與全尺寸模型不同輸入氣源參數(shù)的比尺，得出縮比模型氣源輸入?yún)?shù)，為縮比模型實(shí)體試驗(yàn)的展開提供指導(dǎo)。
　　3、由于超大型復(fù)雜腔體不屬于對(duì)稱結(jié)構(gòu)，腔體流場(chǎng)區(qū)域極不規(guī)則，結(jié)構(gòu)

3、尺寸突變跨度較大，利用傳統(tǒng)網(wǎng)格劃分方法難以實(shí)現(xiàn)整個(gè)腔體計(jì)算域的網(wǎng)格劃分，本文采用分塊化網(wǎng)格和混合網(wǎng)格生成方法，將腔體計(jì)算域進(jìn)行特殊處理，同時(shí)對(duì)腔體網(wǎng)格進(jìn)行疏密控制，完成復(fù)雜腔體的三維流體計(jì)算域網(wǎng)格劃分，計(jì)算結(jié)果表明，計(jì)算收斂性較好，計(jì)算精度高，保證了在長(zhǎng)時(shí)間計(jì)算過程中的可行性。
　　4、本文運(yùn)用流體動(dòng)力學(xué)方法建立了非定長(zhǎng)條件下粘性、可壓，三維復(fù)雜腔體超音速欠膨脹燃?xì)馍淞鞯臄?shù)學(xué)模型，運(yùn)用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)，對(duì)航行體的出筒過程內(nèi)部流場(chǎng)流動(dòng)狀態(tài)

4、進(jìn)行數(shù)值模擬，從計(jì)算結(jié)果中可以看到空間復(fù)雜的激波系形狀及航行體出筒過程中各參數(shù)的動(dòng)態(tài)發(fā)展變化趨勢(shì)。通過腔體系統(tǒng)在不同時(shí)刻的流場(chǎng)分布，復(fù)現(xiàn)出具有代表性的流場(chǎng)現(xiàn)象，并獲得了主要流動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間變化規(guī)律。
　　5、對(duì)腔體內(nèi)密封圈上的開孔幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化分析，提出了以初始開孔方案為基礎(chǔ)向兩邊拓展的逼近式離散優(yōu)化方案，即通過對(duì)不同開孔方案下的數(shù)據(jù)分析和流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)比，得出較優(yōu)的密封圈開孔參數(shù)。運(yùn)用不同的建模方法和網(wǎng)格劃分手段，完成了多