超级计算机能防真模拟核爆炸,为什么做不到模拟喷气发动机的工作状态?

远方76744

谁说不能模拟?

多级轴流压气机流动机理仿真是航空发动机仿真的重要任务之一。美国早在20世纪80年代末就开展了此项究,NASA刘易斯研究中心选择了一台10级高压压气机作试验样机,通过该样机的试验数据来验证和修正压气机的数值模型。在这项研究取得重大进展后,美国开始整台航空发动机的数值仿真研究。

压气机仿真的研究解决了各部件相互影响的问题,克服了传统设计中采用不变的、统一的边界条件的问题,从而使设计更加准确,以免在发动机运行时才发现压气机的问题。在压气机流动机理仿真研究中,能够同时分析每一排叶片,适当的修正边界条件,解决上下游传播造成的干扰问题。目前,压气机仿真采用的程序取得了很大进步,仿真能力不断加强,由1个独立叶片到单个的叶片排一直到整台压气机仿真,所用的时间少于24h。这种仿真能力使仿真范围从压气机扩展到一个完整的子系统,如风扇—压气机—进气道的仿真中。

多级轴流压气机流动机理仿真研究是发动机仿真的重要项目。它的研究目的是要提高对压气机流动现象的理解,是数值分析和试验相结合的研究。由于多级轴流压气机设计参数要求进行二维、三维的流动仿真,而对多级轴流压气机部件集成建模时,首先要了解各部件对它的影响,如上游进气道和下游燃烧室对压气机设计的影响,还要了解压气机设计对发动机和飞机性能的影响。

多级轴流压气机使用的程序包括了多种学科的分析。如:高压压气机的气动力、结构、载荷对压气机的几何尺寸(如机匣、叶型、叶尖间隙等)的影响及其对压气机性能、效率和可靠性的影响。多级轴流压气机设计参数研究要求进行二维、三维流动仿真,开发三维的实时精确粘性流程序,为此要求采用运算速度非常高的高性能计算机(每秒运算次数达1万亿)。

压气机流动机理仿真中,要有详细的物理试验结果,才能支持压气机部件计算流体力学模型的发展和验证。由于试验获得的数据是一个庞大的数据群,为了保证对压气机流场数据的快速分析和演示,以满足压气机试验的要求,需开发出并行处理运算系统。该系统能用于试验中多维数据的并行运算,开发的交互图形处理硬件和软件能够提供测量统计数据和三维流场实时显示。专家系统和基础知识交互系统能提供各种便捷、巧妙的操作工具,并收集大量的、多维的数据。试验人员根据数据中获取的信息,改进多级轴流压气机和计算流体力学模型和程序。


诤闻军事

原子核物理本身对数学要求极高,核爆炸理论本身就是数学模型,美国为了研发原子弹专门研发的电子计算机,随着计算能力的提升,模拟核爆炸就有了可能。

而发动机虽然有数学,但是大推力发动机主要是工程实践的积累,发动机的结构随着材料工艺改进而不断改进,变化,其数学模型很难建立,随着计算机的提升,用于后期的热动力分析越来越多,加快研发进度提高可靠性,在前期的总体和结构设计中没有模型可以参考。


王海斌24834386

可以模拟喷气发动机的工作状态,也可以模拟飞机机身的气流状况,但是无法模拟飞机飞行时的共振情况,因为人类目前还无法完全掌握物体的共振,所以说,所有的飞机试飞都要用1:1的原型机进行,才能获得有效的数据,哪怕飞机尺寸改变一丁点,或者材料改变,飞机的飞行状况会天差地别,需要重新试飞。单独模拟喷气发动机状态没有实际意义


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