基于遗传算法与BP神经网络的微晶玻璃点磨削工艺参数优化

通过低膨胀微晶玻璃点磨削实验,测试了加工表面粗糙度、表面硬度,分析了实验数据变化趋势。通过最小二乘拟合,建立了关于粗糙度、表面硬度的一元数值模型,并将模型预测值与实验值进行了比较,以验证模型的精确性,结果表明模型具有较高的精度。根据正交实验结果,基于BP神经网络算法和遗传算法,建立了粗糙度、表面硬度的多元数值模型并以此作为目标函数,以表面硬度最大和表面粗糙度最小作为优化目标,基于遗传算法进行了工艺参数的双目标优化,获得了一组点磨削工艺参数的最优解范围,实验验证结果表明优化结果是合理的。     

基于CFD方法的垂直起降飞行器气动设计与分析

设计了一种复合式动力布局的垂直起降(vertical takeoff and landing, VTOL)飞行器，该飞行器采用无尾三角翼气动布局，静稳定设计，在其处于固定翼模式的情况下，使用CFD方法，基于Standard k-ε湍流模型对其进行了仿真分析。获得了在一定范围的迎角下飞行器的气动参数曲线以及升阻力情况，为该飞行器结构设计及控制系统设计提供了依据。仿真结果表明，该飞行器具有较小的阻力系数，且在最大升阻比附近的动态范围较宽，尤其适合高速飞行的场合。俯仰力矩几乎为0,无需平尾配平俯仰力矩，降低了控制系统的设计难度。飞行器整体设计布局合理，气动效率较高。     

造型设计阶段汽车气动特性优化

考虑到在汽车工程设计阶段优化气动性能的复杂性,本文选择在造型设计阶段对其进行气动性能优化。首先以整车模型中面云图验证二维纵向对称面模型CFD仿真分析的有效性,建立车身纵向对称面参数化模型。然后选取对仿真结果影响显著的结构参数作为设计变量,通过CFD计算得出单个变量以及耦合变量对轿车气动特性的影响规律,利用基于薄板样条插值函数的高维模型构建设计变量与目标函数之间的近似模型。最后,基于近似模型进行多目标优化,并依此建立造型设计阶段轿车气动特性优化参考数据库。     

轿厢框架结构对高速电梯运动过程气动特性影响研究

CFD技术在电梯井道流场仿真中有广泛的应用,尤其多用于研究高速电梯运行过程中的运动稳定性。目前国内外电梯仿真模型多简化为无框架轿厢,因为结构简单容易仿真,但是简化为无框架模型对仿真结果的影响,尤其是气动特性的影响还需研究。通过采用CFD数值计算模拟方法,针对某电梯公司开发的6 m/s单井道高速电梯样梯,分别建立了三维有框架轿厢-对重仿真模型和三维无框架轿厢-对重仿真模型进行模拟对比。通过分析两种模型中电梯运动过程的气动特性发现,有框架的模型与无框架模型在气动特性上区别较小。     

一种新型联翼飞机端板的设计

端板偏转角α是影响联翼布局气动特性的主要因素,为了降低偏转角对联翼布局气动性能的影响,对端板的偏转角度设计了试验方案。基于CFD计算对机翼模型进行数值仿真,分析不同偏转角α下的升阻比和俯仰力矩特性。试验结果表明:在外倾角和纵向夹角不变的情况下,偏转角α=8°时,联翼布局的升阻比高且静稳定性好。研究结果可以为联翼布局设计提供一定的参考。     

高速电梯气动特性研究

运用CFD仿真技术数值计算高速电梯的气动特性参数.通过分别对不安装导流罩、装有三角形、椭圆形和圆弧形导流罩电梯模型的仿真结果进行比较,分析高速电梯气流速度较大、气动旋涡较强的区域,为高速电梯导流罩外形设计提供合理的方案.     

高速电梯动态气动特性研究及井道结构优化

针对高速电梯动态运行过程中的气动力学问题,对电梯的动态运行特性及井道结构进行了研究及优化。以高速及超高速电梯的动态运行过程为分析对象,采用弹性光顺结合网格重构方法完成了动态网格生成,模拟计算了电梯动态运行过程中复杂的湍流气动特性,重点给出了动态运行过程中产生气动阻力的规律;以轿厢阻力、流场压强等为优化参数,进行了井道结构的优化设计;通过建立不同的井道结构计算模型,分析了不同阻塞比、开口比等参数对轿厢动态运行特性的影响规律。研究结果表明:加速过程结束时电梯轿厢所受空气阻力最大,阻塞比每提高10%,可增加3倍的轿厢阻力;在实际安装时开口比宜取0.25及以上。     

重联动车组车钩导流罩设计及空气动力学性能研究

设计出一种能改善重联动车组重联区域空气动力学特性的多级车钩导流罩结构,并基于计算流体力学,分别建立重联动车组结构优化前后的两种空气动力学计算模型,通过数值仿真模拟了动车组在平地工况以350 km/h速度运行的基本气动性能,并对仿真结果进行对比研究。结果表明：新型车钩导流罩结构能够有效降低动车组平地运行阻力,总阻力可减小4.47%;列车表面压力分布、周围流场显示结果与阻力分布一致,该二级导流罩可以有效改善列车运行空气动力学性能。     

一种翼身组合模型气动特性研究

基于一种后掠翼翼身组合体刚性模型,为研究其低速升阻力和俯仰力矩变化特性,进行低速风洞纵向测力实验,迎角α为-4°~+36°。根据模型实际实验状态,数值模拟其低速粘性绕流流场和升阻力特性,特征雷诺数为4×10~5。实验结果表明:在-4°~+15°迎角范围内,模型升力系数按明显线性关系增大;31°迎角时,升力系数获得最大值为1.15。36°迎角时,阻力系数值达最大为0.807。模型升阻力数值模拟结果与风洞实验值在计算攻角范围吻合良好,最大相对偏差11%,结合流场计算结果分析能够支持和综合分析风洞实验结果。     

超高速弹丸气动力与气动加热的仿真分析

为研究一种超高速弹丸的气动力参数和气动加热,建立了气动力和气动传热两种模型。应用Spalart-Allmaras单方程和标准两方程两种湍流模型分别对其进行数值仿真,得到了该弹丸在不同攻角、不同马赫数下弹丸的阻力系数、升力系数、俯仰力矩系数的分布,以及在不同马赫数下各部位瞬态耦合传热温度场分布。仿真计算数据可为超高速弹丸的设计研究提供数据参考。     

风力机柔性叶片翼型的气动特性研究

基于柔性叶片大尺寸变形的特点,选取NPU翼型作为研究对象,采用Xfoil软件计算不同弦向变形时翼型的升阻力系数及俯仰力矩系数,并总结翼型变形后升力系数计算的修正公式。研究表明,柔性叶片弦向弯曲变形越大,翼型的升力系数越大,阻力系数也会有小幅度增大,但升阻比总体呈现增大趋势,有利于提升气动性能。翼型变形后的气动特性计算修正公式的计算结果与模拟仿真的结果也吻合较好。     

车尾凹坑非光滑表面气动减阻分析与优化设计

以凹坑型非光滑车身尾部气动特性为研究对象,探讨了一种将参数化建模、CFD计算和数值寻优方法相结合的非光滑表面气动减阻优化方法。通过分析凹坑型非光滑单元矩形阵列的气动减阻效果,以矩形排布和非光滑单元体尺寸作为优化对象,采用拉丁超立方抽样方法进行试验设计选取样本点。利用CFD仿真得到样本点的响应值,根据响应值建立了Kriging近似模型。在验证了近似模型可信度的基础上,以近似模型为基础进行全局优化。优化结果表明：车辆尾部凹坑单元体矩形排布最大减阻率可达7.9%,较大程度地改善了空气动力学性能。研究结果为汽车非光滑表面减阻和优化提供了理论依据和参考。     

Wind tunnel test of an unmanned aerial vehicle (UAV)

A low speed wind tunnel test was conducted for full-scale model of an unmanned aerial vehicle (UAV) in Korea Aerospace Research Institute (KARI) Low Speed Wind Tunnel (LSWT). The purpose of the presented paper is to illustrate the general aerodynamic and performance characteristics of the UAV that was designed and fabricated in KARI. Since the testing conditions were represented minor portions of the load-range of the external balance system, the repeatability tests were performed at various model configurations to confirm the reliability of measurements. Variations of drag-polar by adding model components such as tails, landing gear and test boom are shown, and longitudinal and lateral aerodynamic characteristics after changing control surfaces such as aileron, flap, elevator and rudder are also presented. To explore aerodynamic characteristics of an UAV with model components build-up and control surface deflections, lift curve slope, pitching moment variation with lift coefficients and drag-polar are examined. The discussed results might be useful to understand the general aerodynamic characteristics and drag pattern for the given UAV configuration.     

Aerodynamic drag reduction based on static traveling wave structure

To explore the influence of the traveling wave parameters on the aerodynamic characteristics of Ahmed models, the geometric model of the traveling wave wall is used as the study object, and the influence of the traveling wave geometric parameters on aerodynamic drag is studied by numerical simulation. A cosine-type traveling wave digital model is established on the basis of Ahmed’s original model. Results show that the static traveling wave structure can play a good role in reducing drag under some driving conditions. The traveling wave’s drag reduction characteristics are affected by the layout position, depth, wavelength, and other related parameters and more affected by driving speed. Finally, a group of working conditions with good drag reduction effects is selected, and the principle of drag reduction by using static traveling wave structure is explained qualitatively and quantitatively through velocity field, shear stress, and pressure field.

     

风诱导塔振动对塔气动特性影响研究

塔设备风诱导振动对卡门涡脱落及气动特性的影响规律研究对于塔设备共振预测和设计计算十分重要,对塔设备振动下的气动特性问题进行数值模拟研究。采用数值求解N-S方程结合Transition SST湍流模型的方法模拟塔设备周围气流的非定常流动,获得塔外表面的风压系数分布,并结合试验数据验证了文中模拟方法的准确性;继而将塔设备振动简化为正弦运动,采用弹簧动网格技术实现网格动态生成。研究了塔设备振动频率以及振幅的变化对横向力系数、阻力系数和涡脱落频率等气动参数的影响规律,结合塔设备共振条件,指出了气动特性的改变对塔设备共振预测的影响规律。     

运用数值模拟研究车身局部造型与气动阻力系数的关系

首先,运用FLUENT对标准车进行数值模拟分析,验证了数值模拟的适用性及参数设置的正确性.其次,运用CAD初步设计了微型车的车身,在UG中建立了微型车的三维模型,对模型进行网格划分,将有限元模型导入FLUENT中,计算出车身的阻力系数.在此基础上,就车身局部形状对车身气动阻力系数的影响进行研究,分别得到了不同侧面倾角、...     

基于非光滑表面与涡流干扰的车身气动减阻方法

探讨了将表面非光滑形态结构减阻思想与流场主动控制相结合的车身气动减阻方法。将凹坑型非光滑表面布置在MIRA直背式模型的尾部,并在非光滑形态模型的基础上,在凹坑阵中加装喷射速度可变的涡流发生器来控制模型的尾部气流,改善尾涡结构。通过对光滑、非光滑、非光滑加涡流喷射三种模型的三维流场数值模拟,得到不同尾部形态模型的气流速度、压力以及湍动能等参数,对比不同风速下不同模型气动阻力系数的差异以及不同喷射速度下的减阻效果,分析模型尾部流场参数的变化,阐述了非光滑形态车身气动减阻机理以及涡流喷射扰动效应。研究结果表明：通过对非光滑形态被动减阻与涡流喷射主动减阻的优化组合,能有效地减少不同风速下直背式MIRA模型的气动阻力。     

厢式货车导流罩改进设计及气动优化

采用在圆弧板导流罩后缘处横向开缝的方法改善其减阻性能,并使用CFD方法完成了对加装该型导流罩的厢式货车的三维流场数值模拟及单/多目标气动优化.优化过程中,在给定货车行驶速度的前提下,以开缝位置、宽度为优化变量,将整车阻力作为优化目标进行单目标优化,并以此为基础,使用混合遗传算法,实现对阻力及气动噪声的多目标优化.研究表明,该方法可有效改善导流罩处绕流状况,能够在合理噪音范围内提供更优的减阻效果,具有一定的理论和实际应用价值.     

Bioinspiration of the vein structure of dragonfly wings on its flight characteristics

Dragonflies have excellent flight characteristics, which are inextricably related to the characteristics of their wings. Their wings not only support a variety of loads during flight but also maintain high-efficiency flight characteristics. In this study, the forewing of a dragonfly (Pantala flavescens (Fabricius)) was used as a research object to explore the microstructure of the surface, cross section, and the vein distribution. Three-dimensional models of three different structures of the forewing vein, including an oval-shaped hollow tube, a circular hollow tube, and a circular solid tube, were established. Fluid dynamics analysis of these three forewing models under different angles of attack during gliding was carried out by FLUENT software, and subsequently, the influence of the dragonfly forewing vein structure on its flight characteristics was analyzed. The numerical simulation results indicated that the vein structure has a considerable influence on the lift, drag, and lift–drag ratio of the P. flavescens forewing. It was indicated that among the tested models, the forewing model with oval-shaped hollow tubular veins has better flight efficiency and aerodynamic characteristics. The results of this study may provide the basis for a novel bionic concept of flapping wing microaircraft design.     

关于对称翼型气动特性数值模拟的研究

针对NACA0012、NACA0015、NACA0018这3种翼型的绕流流动,建立二维湍流模型,利用Fluent软件对翼型不同来流攻角下的气动特性进行数值模拟计算。湍流模型采用SST k-ω模型处理,得出雷诺数在0.82×106时翼型的升阻系数、升阻比随来流攻角的变化关系,并与相对应的翼型试验数据对比,验证了数值模拟的可靠性。结果表明,NACA0018翼型与其他2种翼型相比,具有较高的升力系数、升阻比和更好的失速性能。