超音速射流的案例
超音速火箭發(fā)動機射流仿真分析 ￥5
本文選用一個超音速火箭發(fā)動機，對其射流過程進行仿真分析，設(shè)定不同的射流壓力條件下，對比分析射流云圖的不同，以及激波反射、馬赫盤等云圖
超音速射流 沖擊平板 流固耦合傳熱
進口2.7Mpa，出口0.1mpa，總溫
其他詳細參數(shù)見附件文獻。
高速流體沖擊至平板后，滯止，溫度上升，并和平板發(fā)生熱量傳遞。
文獻中有兩個地方值得爭議，第一個地方是一處明顯錯誤。
如圖畫圈的地方，出現(xiàn)了兩處溫度不連續(xù)。這是明顯不正確的。原因是文獻采用了interface進行流固耦合換熱，而interface進行標量插值，回來帶誤差使得溫度不連續(xù)。應(yīng)該采用wall wall shadow模型。
第二，文獻中溫度和壓力圖出現(xiàn)了明顯的激波串，但是我用fluent總是撲捉不到。根據(jù)氣動理論 該模型pe2>pb，出口氣體應(yīng)該繼續(xù)膨脹，而不是在出口附近形成正激波，或者強烈的激波串。那么這個激波串應(yīng)該是擋板對氣流的反射作用造成的。
但是目前還撲捉不到。
用耦合算法出現(xiàn)了類似鉆石網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)。
激波串
溫度
Examination on Substrate Preheating Process in Cold Gas Dynamic Spraying0.pdf
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密度基
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壓力基
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壓力基
第一個圖是耦合算法求解結(jié)果。還沒有完全收斂。
第二個是壓力基求解結(jié)果，連續(xù)項quick，其他1階格式
壓力基
密度基
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展開 超音速eVTOL可行性幾何？
Elon Musk幾年前提出制造超音速eVTOL飛行器的想法，并定期在Twitter分享這一看法，但縱然Elon Musk是全球汽車產(chǎn)業(yè)電氣化主要推動者，造的火箭更是以“尾巴著陸”，這一想法仍不免被嚴謹?shù)暮娇疹I(lǐng)域視為遙不可及，不過是笑話、噱頭而已。但畢竟Musk有著“鋼鐵俠”之稱，如果說有誰能夠造出超音速eVTOL，那個人肯定是Musk。
那到底超音速eVTOL飛行器可行性幾何？
知名航空記者，同時也是直升機飛行員的Elan Head用第一性原理采訪研究了使超音速eVTOL成為現(xiàn)實到底需要什么。
超音速eVTOL概念圖
A. 超音速 + 電動 + VTOL = 一些非常困難的問題
從廣義上講，超音速eVTOL飛行存在三個難題：
1. 制造能夠以超音速有效運行的電動推進器存在困難；
2. 制造能夠支持超音速巡航和垂直起降能量和功率密度的電池存在困難；
3. 將所有這些集成為一個可行進行超音速巡航的飛行器設(shè)計存在困難；
我們先來看看推進器的問題。
到目前為止，只有一架能夠垂直著陸的超音速飛機投入使用：洛克希德·馬丁公司的 F-35B。它由Pratt & Whitney F135 加力渦輪風(fēng)扇發(fā)動機提供動力，可產(chǎn)生超過 40,000 磅的推力，它通過燃燒大量化石燃料來實現(xiàn)。
F35垂直起降
這種快速的推力產(chǎn)生方法不適用于電動飛機，而且合適的替代方案可能是什么樣子也并不明顯。
展開 板式催化劑文丘里噴嘴壓力及風(fēng)速模擬分析 ￥50
采用FLUENT軟件中提供的可實現(xiàn)Realizable k-ε 湍流模型對上述工況條件下的超音速射流流場進行數(shù)值模擬。流場計算采用Simple算法，基本方程離散差分采用如下格式：壓力相方程采用Standard格式，動量方程、湍動能方程和湍動能耗散率均采用一階迎風(fēng)格式。
三、計算結(jié)果
噴管中正激波超音速流動
參考資料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual
算例說明
本案例介紹了噴管中正激波超音速流動，來流最大馬赫數(shù)為2.2。
計算域：噴管長2m，出口與喉道面積比為3
物質(zhì)屬性：理想氣體，粘度為1.7894e-5kg/m-s
邊界條件：來流壓力為200kPa，總溫為500K，墻壁溫度為328K，出口表壓為75kPa
網(wǎng)格劃分
采用矩形網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)量為8000
計算設(shè)置
本次計算為穩(wěn)態(tài)湍流計算。
物質(zhì)屬性
計算域內(nèi)流體物質(zhì)為空氣，設(shè)置它的密度和粘性參數(shù)
湍流模型
本次計算為層流計算
能量方程
激活能量方程
邊界條件
計算域左側(cè)為壓力入口
計算域右側(cè)為壓力出口
設(shè)置噴管壁面溫度
設(shè)置求解方法和松弛因子
計算結(jié)果
計算域壓力場云圖
計算值與實驗值對比
噴管中心線位置處馬赫數(shù)對比
參考文獻
F. M.White. Fluid Mechanics. 3rd Edition. McGraw-Hill Book Co., New York, NY.
518-531. 1994.
展開 Flotran做超音速的實例
自己制作的，請大家多指教~
命令流.doc
我國超高速風(fēng)洞預(yù)計2022年建成，天地往返飛行器高超音速飛行器曝光
8月22日消息，我國JF-22超高速風(fēng)洞此前已進入現(xiàn)場安裝階段，并已通過專家組中期檢查。在央視報道中，出現(xiàn)了疑似中國新型天地往返飛行器和高超音速飛行器的影子。
風(fēng)洞被譽為是飛行器的搖籃。在位于北京懷柔科學(xué)城，一支幾代人傳承的科研團隊打造出了最新一代JF-22超高速風(fēng)洞將于明年建成。
飛行器在天上飛，空氣不動，但是我們在地面上的時候，沒有辦法讓飛行器去飛，需要做一個飛行器的模型固定在這，在風(fēng)洞產(chǎn)生高速的氣流吹這個模型，模擬它在天上飛的過程，這個就是風(fēng)洞。
爆轟驅(qū)動超高速高焓激波風(fēng)洞簡稱為JF22超高速風(fēng)洞于2018年3月正式啟動，現(xiàn)在已進入現(xiàn)場安裝階段，完成真空艙、試驗艙和噴管的安裝，并通過專家組中期檢查，將于2022年建成。
▲JF22超高速風(fēng)洞儀器安裝現(xiàn)場
就是這樣一個項目，經(jīng)歷數(shù)代研發(fā)者的不懈努力，在錢學(xué)森、郭永懷部署的戰(zhàn)略方向上一路攻關(guān)，從高溫材料、到異型構(gòu)造、再到傳感器設(shè)計，科研團隊在無人區(qū)反復(fù)探索，終于實現(xiàn)了從理論創(chuàng)新到技術(shù)創(chuàng)新的跨越。
直到2012年，總長265米、試驗段直徑達3.5米的JF-12復(fù)現(xiàn)風(fēng)洞研制成功，可復(fù)現(xiàn)5到9倍聲速的飛行條件，實驗時間超過100毫秒，比其它同類型的激波風(fēng)洞提高1個量級，成為國際最大、整體性能最先進的激波風(fēng)洞，為我國航空航天重大任務(wù)研制提供了關(guān)鍵支撐。
作為研制新一代飛行器的搖籃，JF-22超高速風(fēng)洞可以復(fù)現(xiàn)相當(dāng)于約30倍聲速的飛行條件。JF-22最核心的技術(shù)就是通過正向爆轟驅(qū)動器為基本功能，提供平穩(wěn)的驅(qū)動氣流，風(fēng)洞的試驗?zāi)芰σ菾F-12驅(qū)動能力提高10倍。
展開 激波管內(nèi)的超音速流動
參考資料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual
算例說明
本案例介紹了充氫激波管內(nèi)瞬態(tài)流動的數(shù)值模擬。隔膜將管內(nèi)高、低壓力區(qū)域分離開，在T＝0時破裂，從而在管中產(chǎn)生沖擊波。
計算域：管道長1m，截面面積為0.01m2
物質(zhì)屬性：密度選擇Aungier-Redlich-Kwong理想氣體模型
邊界條件：初始時設(shè)置高、低壓區(qū)域壓力
網(wǎng)格劃分
采用六面體網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)量為102400
計算域中，左側(cè)為高壓區(qū)域，右側(cè)為低壓區(qū)域。
計算設(shè)置
本次計算為瞬態(tài)流動。
物質(zhì)屬性
計算物質(zhì)設(shè)置為氫氣，設(shè)置它的密度等參數(shù)
湍流模型
選擇無粘流動
能量方程
激活能量方程
初始化
設(shè)置初始計算域壓力為1e+07
利用patch功能設(shè)置高壓區(qū)域壓力為5e+07
迭代計算
時間步長設(shè)為5e-07
計算結(jié)果
計算域壓力和溫度云圖
計算值與實驗值對比
管道中心軸上壓力對比圖表
管道中心軸上溫度對比圖表
參考文獻
K. Mohamed, M. Paraschivoiu, “Real Gas Numerical Simulation of Hydrogen Flow”. 2nd International Energy Conversion Engineering Conference, Providence, Rhode Island, Aug. 16-19, 2004
展開 Boom Supersonic：重新啟動商用超音速飛機旅行
史上最快的客機
來自日本航空公司和維珍集團的 30 架 Overture 客機已經(jīng)預(yù)訂和選擇，下一代超音速飛機的設(shè)計競賽已經(jīng)開始。除了超音速飛行本身帶來的挑戰(zhàn)外，Boom's Overture 的設(shè)計者還需要考慮重要的環(huán)境和社會因素。聯(lián)合國的 CORSIA 碳中和增長氣候協(xié)議要求抵消所有國際航空排放，無論是亞音速還是超音速。為了支持這一點，Boom Supersonic 計劃采用可持續(xù)替代燃料，這將減少大約 80% 的碳足跡，并且正在積極尋找將環(huán)保創(chuàng)新納入 Overture 設(shè)計的方法，同時不會對其開發(fā)時間表造成技術(shù)風(fēng)險。其中一項創(chuàng)新是與 Prometheus Fuels 的合作伙伴關(guān)系，一家使用清潔能源從大氣中已經(jīng)存在的二氧化碳中制造零凈碳燃料的公司。減輕社區(qū)對音爆噪音的暴露是另一個優(yōu)先事項。他們將通過將超音速速度僅限制在跨洋飛行段并實施最新的降噪技術(shù)來確保在起飛和著陸期間不會增加現(xiàn)有噪聲等量線來實現(xiàn)這一目標。
應(yīng)對挑戰(zhàn)
由于超音速設(shè)計的復(fù)雜性，Boom Supersonic 工程師需要能夠測試多種條件并嘗試許多不同的設(shè)計理念。他們的工作時間也非常短，這意味著他們需要一個可以快速設(shè)置甚至更快獲得結(jié)果的解決方案。Boom Supersonic 首席推進工程師蒂姆·康納斯 (Tim Conners) 表示，在與 NUMECA 合作的試點項目中，Boom 設(shè)法以比之前的設(shè)計環(huán)境快 14 倍的速度取得成果。NUMECA 解決方案不僅通過提供顯著簡化和高度自動化的工作流程推進了 XB-1 子尺度演示器的開發(fā)，而且與 NUMECA 的合作伙伴關(guān)系還為 Boom 提供了顯著節(jié)省計算資源和縮短設(shè)計周期時間的機會。
Boom 設(shè)法以比之前的設(shè)計環(huán)境快 14 倍的速度取得結(jié)果。
展開 中國高超音速無人機邁入了新的階段
高超音速飛行器是飛行器的第三次革命
近日，網(wǎng)上出現(xiàn)我國高超音速飛行器試飛的新聞，這表明國內(nèi)高超音速飛行器的研制邁入了新的階段。
一般而言高超音速飛行器指的是飛行速度超過5馬赫的飛行器，它是繼螺旋槳、噴氣式飛機之后飛行器的第三次革命，也是新世紀各國爭奪的制高點。
此前許多人可能已經(jīng)看過中國高超音速飛行器的新聞，那么此次高超音速飛行器有什么不同，此次新聞的主角是中國航空工業(yè)而不是以前的航天工業(yè)，所以可以推測此次試飛的飛行器應(yīng)該是吸氣式高超音速飛行器，也就是說它的動力應(yīng)該是基于渦輪的聯(lián)合推進系統(tǒng)(TBCC)，而不是基于火箭的聯(lián)合推進系統(tǒng)(RBCC)。
噴氣式發(fā)動機只能讓飛行器的速度達到2馬赫左右
傳統(tǒng)的渦輪噴氣/風(fēng)扇發(fā)動機的飛行速度范圍局限在2馬赫以下，到達這個范圍的上限之后，渦輪葉片的轉(zhuǎn)速到達頂點，會產(chǎn)生的比較大熱量及燒蝕問題，此后提高速度只能依靠沖壓發(fā)動機，它是依靠氣流來進行增壓，不需要渦輪，所以速度范圍比較大，一般而言亞燃沖壓發(fā)動機可以滿足是飛行器的速度達到6-7馬赫，而超燃沖壓發(fā)動機，就是氣流不減速直接進入燃燒室，則可以達到10馬赫左右。
不過沖壓發(fā)動機這個原理讓它必須擁有一個啟動速度，所以需要與其他動力裝置組成聯(lián)合推進系統(tǒng)，最常見的就是固體火箭加沖壓發(fā)動機，這是目前超音速反艦導(dǎo)彈最常見的配備，不過固體火箭發(fā)動機只能一次性使用，不適合作為重復(fù)使用飛行器的動力系統(tǒng)，所以出現(xiàn)了渦輪沖壓聯(lián)合推進系統(tǒng)，此次曾經(jīng)有新聞?wù)f國內(nèi)正在研制渦輪沖壓聯(lián)合推進系統(tǒng)。它利渦輪發(fā)動機讓飛行器從普通跑道起飛，在高空達到?jīng)_壓發(fā)動機的啟動速度之后，再使用沖壓發(fā)動機，將飛行器繼續(xù)加速到預(yù)定速度。
展開 超音速氣流繞凸角流動
參考資料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual
算例說明
本案例介紹了來流馬赫數(shù)為2.5的超音速氣流繞凸角流動。
計算域：凸角角度為195°
物質(zhì)屬性：理想氣體，比熱為1006.43J/kg-K，摩爾數(shù)為28.966
邊界條件：來流壓力為202636.9 Pa，馬赫數(shù)為2.5，溫度為300K，墻壁為絕熱條件
網(wǎng)格劃分
采用矩形網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)量為8154
計算設(shè)置
本次計算為穩(wěn)態(tài)湍流計算，求解選擇密度基。
物質(zhì)屬性
計算域內(nèi)流體物質(zhì)為空氣，設(shè)置它的密度、比熱、摩爾數(shù)等參數(shù)
湍流模型
本次計算為無粘計算
能量方程
激活能量方程
邊界條件
計算域左側(cè)為來流入口，設(shè)為壓力遠場邊界條件
計算域右側(cè)為出口，設(shè)為壓力出口
計算域上方設(shè)為壓力遠場邊界條件，同左側(cè)入口
設(shè)置求解方法和松弛因子
計算結(jié)果
計算域速度場云圖
計算值與實驗值對比
監(jiān)測點（1.84716，-0.185447）位置處馬赫數(shù)對比
展開 
比聲音跑得快——社會超音速
超音速飛行器，長得瘦而尖，好像新型企業(yè)，速度快阻力大，必須小而精，集中突破，達到超越社會潮流的速度，成為帶動社會前進的動力。
不知道我跑的是亞音速還是超音速。
請把我的聲音送到更多的朋友耳中。
本文轉(zhuǎn)自我的微信公共號“陸姐說”， 掃一掃
FLUENT縮擴噴嘴超音速流動模擬
本教程演示了二維縮擴噴嘴超音速流動問題的設(shè)置和求解。
1 啟動Workbench并建立分析項目
（1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動Workbench 19.2，進入ANSYS Workbench 19.2界面。
（2）雙擊主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）選項，即可在項目管理區(qū)創(chuàng)建分析項目A。
2 導(dǎo)入幾何體
（1）在A2欄的Geometry上單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse命令，此時會彈出“打開”對話框。
（2）在彈出的“打開”對話框中選擇文件路徑，導(dǎo)入cad幾何體文件。
3 劃分網(wǎng)格
（1）雙擊A3欄Mesh項，進入Meshing界面，在該界面下進行模型的網(wǎng)格劃分。
（2）右鍵模型入口和出口邊界，分別輸入名稱inlet和outlet，單擊OK按鈕確認。
（3）設(shè)置網(wǎng)格尺寸為0.1m。
（4）右鍵單擊模型樹中Mesh選項，選擇快捷菜單中的Generate Mesh選項，開始生成網(wǎng)格。
（5）網(wǎng)格劃分完成以后，單擊模型樹中Mesh項可以在圖形窗口中查看網(wǎng)格。
（6）執(zhí)行主菜單File→Close Meshing命令，退出網(wǎng)格劃分界面，返回到Workbench主界面。
（7）右鍵單擊Workbench界面中A3 Mesh項，選擇快捷菜單中的Update項，完成網(wǎng)格數(shù)據(jù)往Fluent分析模塊中的傳遞。
4 定義模型
（1）雙擊A4欄Setup項，打開Fluent Launcher對話框，單擊OK按鈕進入FLUENT界面。
展開 Fluent專家-流動-4 (機翼超音速流動)
ywj.rar
wb.rar
Fluent專家-流動-4
(機翼超音速流動)
案例簡介
機翼模型如下圖所示，其中周圍馬赫數(shù)為0.8，攻角α=4°，通過fluent來分析機翼外流場情況。
教學(xué)視頻播放地址：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10273
教學(xué)視頻播放地址：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10273
教學(xué)視頻播放地址：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10273
展開 以色列展示一款超音速鉆地彈 專為印度而研發(fā)
該導(dǎo)彈依賴GPS信號，以超音速飛行，并在末端轉(zhuǎn)為地形匹配制導(dǎo)模式。
拉菲爾公司沒有透露新武器的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能，但表示，武器使用了在斯拜斯（Spice）系列導(dǎo)彈中采用的解決方案。
印度是以色列軍事工業(yè)公司和拉菲爾武器發(fā)展局產(chǎn)品的最大進口國之一。
