应用空气动力学.docx
心简述“计算空气动力学”在飞机设计中的作用？心，W（1）E桃气动外设计最优的广散妙及喷嘴的内部性卷统一体化。多学科设计优化（MDO）.（5）气动弹性分析:（2）飞83构设计确芍暨荷。（4）&特G7½:黄，为飞行模拟提供数学&N-S方程、欧拉方程、全位流方程、跨声速小扰动方程和LaPIaCe方程的适用范围是什么？这些方程的联系与区却是什么？（I）N-S方程：由理缓去揉、f能鼠方产服,除了当整4和逑幽也外，流体的所更受幽史遍济方程表述：,一（适用于维、复眇通电不藐施?¾可描述逊的流动。）（2）忽略N-S¾KfitJ1（适用了痴口数遍不僦论的流动,不考虑粘性影响等流动，可经医确计气飒飞研Ijj谈力）（3）全位流方程：出磐r方程弊旋g设后得出的控制方程。（适用于流场M9，住在赢品流动也可用于流场中激波不大的情况，广泛应用于飞机经幽计。）以（4）跨声速小扰动方程：对或薪云程作了地动假设后得出的控制方程，d方向的分量为0。'一二（适用于绕流物住比较薄J长细比蟠大的流动.现代高声速K机*）（5）Laplace方程：对全位流方程作不可乐假匈Q得出的控制方程（不需要小（适用"乌族流动。）三.面元法和涡格法是基于什么方程求解，有什么异同，简述涡格法求解步骤答：面元法和涡格法都是拉普拉斯方程2,同：a基本求解都是基于一个面上b边界条件在控制点上是不可穿透的c求解高维线性方程组得知每个基本解的强度异：a涡格法强调升力，不能模拟厚度b边界条件不一样，涡格法布置在中性面上，不在实际的面上C基本解布置位置不一样，涡格法不是布置在整个面上d涡格法考虑的是薄面，面元法对厚度没限制3,涡格法求解步骤a对某个近似平面用四边形划分涡格b在每个涡格上布置马蹄涡（皿C）c每个涡格控制点满足不可穿透条件d根据每个马蹄涡的环量强度，计算每个马蹄涡的升力，然后据此计算全机的升力4.面元法求解步骤：将翼型上下表面打断城直线段,假定在每一线段或者每一块面内点源强度是一个常量，每个快之间是不同的值，而涡格强度对每个面内都是常量。四，简述CFD求解方程答：1建立控制方程一一2确立初始条件及边界条件一一3划分网格，生成计算节点一一4建立离散方程一一5离散初始条件和边界条件一一6给定求解控制参数一一7求解离散方程一一8判断解是否收敛（不收敛则返回4）一一9显示和输出计算结果五.什么是离散化？常用离散化的方法，各自的特点。答：1,离散化：在对制定问题进行CFD计算之前，首先要将计算区域离散化，即对空间上连续计算的区域进行划分，把他划分成多个子区域，并确定每个区域中得节点，从而生成网格。然后将控制方程在网格上离散，即将偏微分格式的控制方程转化为各个节点上的代数方程组。对于瞬态问题，还要进行时间域的离散。即对计算区域进行空间和时间方向的离散。2,常用的离散化有：a有限差分法：直接将微分问题变成代数问题的近似数值解法，这种方法发展较早，比较成熟，适用于求解双曲型和抛物型问题，但求解边界条件复杂、尤其是椭圆问题不如有限元或有限体积法方便。b有限元法：具有广泛的适应性，特别适用于集合无力条件比较复杂的问题（尤其是对椭圆问题有更好的适用性）。求解速度比有限差分法和有限体积法慢，故在CFD软件里应用并不普遍。c有限体积法：简单地说，子域法加离散，就是有限体积法的基本方法。特点是计算效率高，在CFD领域得到了广泛应用。九.当地时间步长，多重网格，预处理的加速收敛机理？Av。CFI答：当地时间步长：Atu，'t=JNFIiX（vn+c）s,-l-lj多重网格：多重网格是一种非常有效的加速收敛技术，即可用于显式格式，又可用于隐式格式。其思想是，为了是密网格上的流场计算尽可能快地收敛到最终的定常解，同时在另外几套依次变稀的网格上做计算，稀网格的计算结果再反馈给密网格。其加速收敛的机理是：大多数的计算是在稀网格上进行的，可取较大的时间步长，而且计算量较小。（收敛快,计算机时少）绝大部分显式或隐式时间推进和迭代求解方法降低高频误差有效，对降低低频误差效果很差。计算域内所有频段的误差都得到降低才能达到最终的定常解（一般地，对一给定的网格,经过若干迭代步，可以很快消除掉高频误差，而低频误差则需要更多的迭代步数）。多重网格正是在快速消除高低频误差这一点上有很大帮助：密网格上的低频误差相当于稀网格上的高频误差，所以在各自不同密度的网格上快速降低各自的高频误差，相当于同时降低了密网格上从高到低的所有频率的误差。4预处理技术当流速很低或流体不可压时，原流体控制方程的求解方法会面临所谓收敛慢、精度低的“刚性”问题。如，MXfO,c2=dp特征值入1=，2=w,3=u+c,4=u-c那么t=j-j>0(stiffproblem)WLK这一“刚性”问题可采用预处理技术解决。预处理前的方程(原始变量)：电+4y对方程进行预处理(ChOI-MerkIe方)：1lfo2%+ 9% + p5 生0, St x yOpc1Ma1 0 Ma2令det(p4-7)=0,解出"1=“，*2=，434=&4H3(1+板2)±“2(1-32)+2当班一0时，上述几个特征值在同一量级，刚性问题得到解决I
