摘要 在本文中,我们提出并验证了一种用于模拟航空航天应用的新型稳定可压缩流有限元框架。该框架由基于流线迎风/Petrov-Galerkin (SUPG) 的可压缩流 Navier-Stokes 方程、充当壁面函数的弱强制本质边界条件和充当激波捕获算子的基于熵的不连续性捕获方程组成。针对从低亚音速到跨音速流态的各种马赫数测试了该框架的准确性和稳健性。对 NACA 0012 翼型、RAE 2822 翼型、ONERA M6 机翼和 NASA 通用研究模型 (CRM) 飞机周围流动的二维和三维验证案例进行了气动模拟。将从所有案例的模拟中获得的压力系数与实验数据进行了比较。计算结果与实验结果一致性较好,证明了本文提出的有限元框架用于飞机气动模拟的准确性和有效性。
流体特性和流量特性 - 静态和动态压力;流体流的类型 - 层流,过渡和湍流,粘性和无粘性;质量连续性,能量方程,动量(Euler和Navier-Stokes)方程及其应用;剪切边界流 - 边界层,管流;自由剪切流 - 喷气机,唤醒,混合层;外部和内部不可压缩和可压缩流;空气动力 - 升力,阻力 - 压力,皮肤摩擦,诱发拖动;空气动力学轴系统和力矩;连接和分离的流量,压力系数,攻击角度;地面汽车空气动力学:地面效应,人体通道,扩散剂,扰流板,其他典型的空气动力学案例,来自现实生活中的案例研究;推进系统 - 螺旋桨,涡轮喷气机,涡轮扇,公羊和板球杆;可再生能源的机器 - 风力涡轮机,波浪机和潮汐力;计算流体动力学(CFD)应用于内部和外部流,均用于不可压缩和可压缩流。
M.Tech. 热能与推进 - 第 1 学期(L203A - 演讲厅-17)替代 - C 101 课程代码 学分 时段 课程名称 教师 AE611 3 B 流体动力学 Pradeep Kumar P AE612 3 A 航空推进 Prathap C AE613 3 F 可压缩流 Manu KV AE602 3 D 航空航天工程要素 Aravind V AE601 3 E 航空航天工程中的数学方法 Manoj T Nair AE614 3 C 高级传热 Deepu M M.Tech.空气动力学和飞行力学 - 第 1 学期(L203 - 演讲厅-16) 课程代码 学分 位置 课程名称 教师 AE602 3 D 航空航天工程要素 Aravind V (C 101) AE601 3 E 航空航天工程中的数学方法 Manoj T Nair (C 101) AE603 3 C 空气动力学 Vinoth BR AE604 3 B 大气飞行力学 Devendra Ghate AE613 3 F 可压缩流 Manu KV (C 101) AE612 3 A 航空航天推进(选修) Prathap C (C 101) M.Tech.结构与设计 - 第 1 学期 (L203B - 演讲厅 - 15) 课程代码 学分 位置 课程名称 教师 AE602 3 D 航空航天工程要素 Aravind V (C 101) AE621 3 B 高级固体力学 Anup S AE622 3 F 有限元方法 P Raveendranath AE601 3 E 航空航天工程中的数学方法 Manoj T Nair (C 101) AE832 3 A、Z 机器人技术简介 (选修) K Kurien Issac AE838 3 C 随机力学与结构可靠性 (选修) Arun CO
介绍了一种有效计算复杂二维结构上湍流可压缩流的方法。该方法在整个流场中使用完全非结构化的网格,从而能够处理任意复杂的几何形状,并在粘性和非粘性流场区域使用自适应网格划分技术。网格生成基于局部映射 Delaunay 技术,以便在粘性区域生成具有高度拉伸元素的非结构化网格。使用有限元 Navier-Stokes 求解器对流动方程进行离散化,并使用非结构化多重网格算法实现快速收敛到稳态。湍流建模是使用一种廉价的代数模型进行的,该模型可用于非结构化和自适应网格。计算了多元素翼型几何的可压缩湍流解,并与实验数据进行了比较。作者
介绍了一种有效计算复杂二维结构上湍流可压缩流的方法。该方法在整个流场中使用完全非结构化的网格,从而能够处理任意复杂的几何形状,并在粘性和非粘性流场区域使用自适应网格划分技术。网格生成基于局部映射 Delaunay 技术,以便在粘性区域生成具有高度拉伸元素的非结构化网格。使用有限元 Navier-Stokes 求解器对流动方程进行离散化,并使用非结构化多重网格算法实现快速收敛到稳态。湍流建模是使用一种廉价的代数模型进行的,该模型可用于非结构化和自适应网格。计算了多元素翼型几何的可压缩湍流解,并与实验数据进行了比较。作者
介绍了一种有效计算复杂二维结构上湍流可压缩流的方法。该方法在整个流场中使用完全非结构化的网格,从而能够处理任意复杂的几何形状,并在粘性和非粘性流场区域使用自适应网格划分技术。网格生成基于局部映射 Delaunay 技术,以便在粘性区域生成具有高度拉伸元素的非结构化网格。使用有限元 Navier-Stokes 求解器对流动方程进行离散化,并使用非结构化多重网格算法实现快速收敛到稳态。湍流建模是使用一种廉价的代数模型进行的,该模型可用于非结构化和自适应网格。计算了多元素翼型几何的可压缩湍流解,并与实验数据进行了比较。作者
介绍了一种有效计算复杂二维结构上湍流可压缩流的方法。该方法在整个流场中使用完全非结构化的网格,从而能够处理任意复杂的几何形状,并在粘性和非粘性流场区域使用自适应网格划分技术。网格生成基于局部映射 Delaunay 技术,以便在粘性区域生成具有高度拉伸元素的非结构化网格。使用有限元 Navier-Stokes 求解器对流动方程进行离散化,并使用非结构化多重网格算法实现快速收敛到稳态。湍流建模是使用一种廉价的代数模型进行的,该模型可用于非结构化和自适应网格。计算了多元素翼型几何的可压缩湍流解,并与实验数据进行了比较。作者
• ENT 4950 企业项目工作 V** (2) 先决条件:(BE3350 或 BE3700 或 BE4900) 或 (CEE3620 或 CEE3810) 或 (CM4855(c)) 或 (CS3712 或 CS4711 或 CS4760) 或 (ENT3960 和 EE3131 和 EE3901) • ENT 4960 企业项目工作 VI** (2) 先决条件:ENT4950 和 (BE4900 或 CEE3620 或 CEE3810 或 CM4855 或 CS3712 或 CS4711 或 CS4760 或 EE3171 或 EE3173 或 GE3880 或 GE3890 或 MSE4141 或 CMG4210 或 EET4253 或 MET4460 或SAT4541 或 SU4100 或 ENG3830 或(ENG3505 和 ENG4505)或(MEEM3750 和 MEEM3201) • ENT 4961 企业项目工作 VII** (1) 先决条件:ENT3950 和 ENT3960 和(ENT4950 和 ENT4960)或(ENT4900 和 ENT4960) • MEEM 4202 内在流体力学与传热 (3) 先决条件:MEEM3201 和(MA3520(c) 或 MA3521(c) 或 MA3530(c) 或 MA3560(c)) • MEEM 4210 计算流体工程 (3) 先决条件:MEEM3201(c) • MEEM 4230 可压缩流/气体动力学 (3) 先决条件: MEEM3201 • MEEM 4701 分析与实验模态分析 (4) 先决条件:MEEM3750 • MEEM 4720 空间力学 (3) 先决条件:MEEM2700 • MEEM 4820 航空推进简介 (3) 先决条件:MEEM4230 • MEEM 5180 复合材料力学 (3) 先决条件:MEEM4901(c) 或 ENT4950(c) • MSE 4430 复合材料 (3) 先决条件:MY2100 或 MSE2100 或 BE2800
内部上下文运算符网络(图标)是使用几种射击的,内部的方法来学习不同类型PDE的操作员。al-尽管它们对各种PDE的成功概括,但现有方法将每个数据点视为一个令牌,并且在处理密集数据时会遭受构成效率低下的效率,从而限制了它们在较高空间尺寸中的应用。在这项工作中,我们提出了视觉中文本运算符网络(VICON),并结合了Vi-Sion Transformer架构,该体系结构有效地通过贴片操作来有效地填充2D函数。我们在三个流体动力学数据集上评估了我们的方法,这既证明了卓越的性能(将重新验证的L 2误差降低了40%和61。分别用于可压缩流的两个基准数据集和计算效率(仅需要每帧的推理时间的三分之一)在长期推出预测中与当前的最新序列到固定时间序列模型相比,具有固定时间段的序列模型:多个物理学预测(MPP)。与MPP相比,我们的方法保留了内部文化运算符学习的本元素,在处理不合格的框架计数或变化的时间段值时,可以实现柔性上下文形成。
气溶胶沉积 (AD) 可通过气流中的粒子沉积形成致密涂层;在 AD 中,气溶胶通过收敛-发散喷嘴,以超音速粒子速度促进惯性粒子撞击所需基材。与热喷涂方法不同,AD 可以在接近室温下应用;与冷喷涂不同,在 AD 中,气溶胶通常在喷嘴上游处于大气压下。尽管之前已成功演示了 AD,但与 AD 系统中粒子运动相关的许多方面仍不太清楚。在这项工作中,我们模拟了具有平面基材的狭缝型收敛-发散喷嘴的典型 AD 工作条件下的可压缩流场分布和粒子轨迹。在检查流体流动分布时,我们发现速度和压力分布以及冲击结构对喷嘴的上游和下游工作压力很敏感。这些最终会影响粒子撞击速度。重要的是,在 AD 中,粒子阻力状态是动态的;粒子克努森数和马赫数都可以相差几个数量级。为了辅助粒子轨迹模拟,我们训练了一个神经网络,根据现有实验数据、理论极限和新的直接模拟蒙特卡罗 (DMSC) 结果预测粒子上的阻力。基于神经网络的阻力定律取决于马赫数和克努森数,与 DSMC 模拟数据相比,其一致性比预先存在的相关性更好。借助该定律,粒子轨迹模拟结果表明,对于给定的粒子密度,存在一个最佳粒子直径,以最大化粒子撞击速度。我们还发现,在 AD 中,粒子会经历与尺寸相关的惯性聚焦,即存在一个特定的粒子直径,其中粒子沉积线宽最小。小于此直径的粒子聚焦不足,大于此直径的粒子聚焦过度,因此在两种情况下都有较大的沉积线宽。使用轨迹模拟,我们还开发了一个框架,可用于评估喷嘴上游任何气溶胶尺寸分布函数的位置相关质量、动量和动能通量到沉积基质的通量。结果表明,对于实验室可达到的典型气溶胶浓度,动能通量可以接近在具有相变的对流传热中通常观察到的量级,因此 AD 中的平动能到热能的传递可能是形成致密涂层的关键因素。关键词:气溶胶沉积;收敛-发散喷嘴,惯性聚焦;惯性撞击;直接模拟蒙特卡罗