基于SST k-ω湍流模型与遗传算法的高速电梯井道风口优化设计

为了改善和提高电梯的气动特性和运行稳定性，基于SST k-ω湍流模型对电梯进行空气流体仿真，计算气动阻力、侧翻力矩、俯仰力矩，分析实验数据变化趋势。通过最小二乘拟合，建立电梯气动特性的一元数值模型。根据正交实验结果与一元数值模型，基于MATLAB回归分析，建立电梯气动特性的多元数值模型，并以此作为目标函数，以气动阻力、侧翻力矩和俯仰力矩最小作为优化目标，基于遗传算法进行电梯气动特性的多目标优化，仿真验证优化后电梯气动特性得到较大改善，为电梯气动特性的改善提供了一定的参考价值和意义。     

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。     

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。     

风力机变桨力矩建模分析与估计

针对变桨矩风电机组桨叶不断增大的发展趋势,经济的变桨电机选型越来越依靠理论支撑的问题,提出了通过空气动力学仿真分析,确定变桨电机力矩范围的方法.首先介绍了变桨机构的运动方程,然后把变桨力矩分解为离心力矩、气动力矩、俯仰力矩、空气加速度的惯性力矩及阻力距、摩擦力矩和重力矩并进行单独分析,最后结合1.5MW风电机组利用ma...     

舵片形状对舵控火箭靶弹气动特性影响研究

针对300 mm舵控火箭靶弹进行数值模拟仿真计算,研究其气动舵外形(舵片安装位置、舵片面积大小、矩形舵片的长宽比或梯形舵片的后掠角)变化对全弹气动特性的影响。研究得出,为了实现靶弹的准平飞弹道,需控制舵提供足够的升力和俯仰力矩,则舵控靶弹的舵片安装于弹头部与圆柱部结合处时具有较大的俯仰力矩及升阻比,此时控制效率较高;展弦比为2.68时,靶弹的俯仰力矩及升阻比较大,控制效率较高;较小后掠角的情况下具有较高的控制效率。     

头部可偏转飞行器气动仿真与外形优化

针对头部偏转控制的飞行器模型,以通用流体计算软件Fluent为计算平台,进行了大量气动性能仿真实验.计算了不同头部偏角,不同马赫数和攻角姿态时,飞行器模型所受的气动力,分析在不同条件下升力、阻力和偏航力矩的变化情况,同时比较了不同外形的此类飞行器的气动性能.     

轻型无人直升机外挂武器装备气动特性分析

加装在轻型无人直升机机身左右两侧的外挂武器装备受到机身等部件的气动干扰,气动特性与自由来流时相差比较大。采用RANS方法对带外挂武器装备的轻型无人直升机进行气动特性计算,包括不同机身侧滑角和挂弹数量状态。结果表明挂梁和挂架对外挂武器装备气动特性的影响比较大,外挂武器装备在纵向和航向上是静不稳定的。在有横向来流时,外挂武器装备的阻力和偏航力矩变化比较大。随着导弹不断发射,外挂武器装备的阻力、俯仰力矩和偏航力矩都不断降低,但是升力基本上不变。研究结果可为外挂武器装备减阻设计和气动布局、武器发射策略的选择等提供重要的参考。     

飞行器气动参数辨识软件开发需求与关键技术研究

飞行器气动参数辨识技术在飞行器设计、飞行模拟仿真中起着越来越重要的作用,而这一技术的工程应用却受制于其软件平台的开发。在分析国内外现状的基础上,剖析了飞行器气动参数辨识软件开发的使用需求与技术要求,研究了气动参数辨识的关键技术,建立了软件平台开发基本流程,最后展示了软件平台开发及应用实例,对该类型软件的架构确立与技术实现有一定的指导意义。     

拍翅式微型飞行器运动学的研究

对于拍翅式微型飞行器,设计了一种能产生大升力的翅拍动形式,分析计算了翅拍动所产生的气动力和气动力矩,导出了拍翅式微型飞行器机体的运动微分方程。利用该运动微分方程,可以对拍翅式微型飞行器的位置和姿态进行控制。     

头部局部轮廓变形飞行器气动特性的研究

针对智能细长体飞行器头部局部轮廓变形缩比模型,以通用流体计算软件FLUENT为计算平台,研究多种飞行器头部局部轮廓变形方案在不同来流速度下的气动特性,分析飞行器所受到的气动升力、阻力和偏航力矩系数得出定性变化规律,再通过低速风洞试验分析验证多种头部鼓包和变截面变形方案对飞行器气动特性的定量影响,由大量的数值模拟仿真和风洞试验结果总结出了飞行器头部局部轮廓变形位置和形状对飞行器机动特性影响的定量规律。     

三旋翼飞行器动力学分析及建模

根据国内外旋翼飞行器的发展趋势,提出了三旋翼飞行器的研究方案.首先,介绍了三旋翼无人飞行器的机械结构,分析了它的整体物理力矩,理论解决了力矩相互抵消的问题.其次,对飞行器的起飞、俯仰、滚转、偏航等姿态进行了数学分析,建立了三旋翼无人飞行器的数学模型.最后,利用PID控制法和线性二次高斯(LQG)控制方法设计了三旋翼飞行器的控制器.实验结果表明,PID控制器振荡时间比较长,次数较多,没有达到理想状态;利用LQG方法对控制器进行了改进,对各个通道阶跃函数及脉冲响应函数仿真图的分析显示,系统改进后响应速度有了提高,2 s左右受控达到平衡.本文的研究为无人机的姿态控制提供了理论基础.     

六旋翼机器人运动控制与跟踪控制研究

为了在执行任务期间精确记录数据和稳定的飞行,多旋翼机器人机构需要能够执行长期任务和携带较重的载荷。针对这一问题,对六旋翼机器人关键技术进行了深入的研究。首先,高性能六旋翼无人机的运行需要飞行控制系统,介绍了六旋翼控制系统和本体的设计方法。其次,构建了四旋翼和六旋翼无人机的数学模型,对比了六旋翼与四旋翼控制系统的优缺点。六旋翼飞行器的飞行控制由推力和力矩完成,在俯仰,偏航和横滚分别对螺旋桨的速度进行运动控制。再次,采用模糊自适应PID控制算法设计了一款跟踪控制系统,用一个PID测试控制器进行仿真。并在真实飞行中成功地测试六旋翼机器人,达到了一个理想的效果。而不是使用分析差异,避免跟踪控制器设计过程中的"差异扩展"。最后,仿真结果证明了所提技术的有效性和有效性。     

倾转变形四旋翼飞行器的设计和实现

针对灾难搜救、军事侦察等应用中的狭窄空间飞行需求,提出一种俯仰姿态可以独立控制的四旋翼飞行器。该飞行器在普通四旋翼飞行器的基础上增加了一个倾转自由度,由一个驱动来独立控制飞行器的俯仰姿态,实现指定倾转角的悬停和飞行。建立了飞行器气动力仿真模型,仿真分析了倾转状态下旋翼间气流干扰对气动力特性的影响。搭建了气动力特性测试平台,通过实验验证了气动力仿真模型的有效性。最后,研制了飞行器原理样机,进行了倾转悬停和倾转飞行实验。研究结果表明,飞行器可以实现接近90°的倾转悬停,同时可以以倾转60°的俯仰姿态稳定飞行,验证了倾转变形四旋翼飞行器穿越狭窄空间的可行性。     

水下运载器纵向轨迹自适应跟踪控制

针对强非线性、大俯仰角运动的水下运载器纵向运动轨迹跟踪问题提出了一类非线性自适应控制方案.首先,直接采用非线性运动模型,在控制器设计过程中引入饱和函数,通过麦克劳林展开公式避免了俯仰角为小角度的假设限制;其次,考虑到运载器非线性运动模型很难给出精确的数学描述并且实际运载器系统存在模型误差,采用在线自适应方法近似逼近其非线性模型;最后,利用Backstepping方法设计了非线性自适应控制器,并利用Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性.半实物仿真结果表明:在考虑测量噪声和参数不确定性的情况下,该算法对给出的3种轨迹的跟踪误差均小于0.5m,俯仰舵偏均小于15°,俯仰力矩均在105 N.m量级.结果验证了本文提出的控制系统鲁棒性强,满足跟踪性能要求.     

基于FluidSIM的清洗机器人柔性自动跟踪清洗功能设计与仿真实现

该文在中央空调清洗机器人的研究与开发的基础上,具体进行了清洗机器人柔性自动跟踪清洗功能气动设计与仿真实现。完成基于FluidSIM-P的气动控制系统和电气控制系统的设计,并利用该软件进行系统的仿真,得到各回路及电路状态图。结果表明该设计可大大提高设计效率,收到良好效果。     

基于半车模型的主动悬架控制策略研究

首先建立了半车模型主动悬架系统的动力学模型,然后以车身质心垂向加速度、车身俯仰角加速度为控制对象设计了主动悬架系统控制器。在Simulink中建立相应的仿真系统模型和控制器模型,并对主动悬架控制系统进行仿真。将仿真结果与被动悬架系统和以前、后车身垂向加速度为控制对象的主动悬架控制系统的仿真结果进行对比分析,结果表明,该主动悬架控制可极大地抑制车身振动、车身俯仰变化,明显改善了车辆行驶的平顺性。     

混合动力多旋翼无人飞行器设计与气动特性研究

根据多旋翼无人飞行器油电混合动力系统的特点,为油电混合动力系统提出一种多旋翼无人飞行器,对提出的多旋翼无人飞行器进行结构设计,并利用FLUENT软件对所设计的多旋翼无人飞行器结构布局进行气动计算和分析。计算结果显示所设计的油电混合动力多旋翼无人飞行器结构之间存在气动干扰,随着气桨转速增大,气动干扰增强,总装产生总气动拉力会比气桨单独工作时产生的拉力要小,过高的螺旋桨转速会严重降低总体的气动拉力,因此螺旋桨转速必须加以限制。     

基于PLC的气动控制系统仿真软件设计

气动控制系统仿真软件是开发气动自动化系统的一种有效工具,文章结合气动模块化教学实验装置的控制网络改造,提出了以组态软件为平台开发基于PLC的气动控制系统仿真软件,实现对气动系统动作过程的模拟运行和仿真测试,并着重分析了仿真软件的设计方法与步骤。     

超高速列车受电弓气动特性分析

基于超高速运行条件,通过建立单臂受电弓模型,在横风条件下采用分离涡模拟方法研究受电弓在不同工况下的非定常气动特性,分析其三维绕流场的涡量、流线、压力以及受电弓气动力、力矩系数的时程变化规律及频域特性,探讨了该型受电弓在高速与超高速运行时绕流特性的差异。结果表明:由于超高速运行导致受电弓气动荷载平均值和振幅增大、振荡周期减小以及对应频谱变宽,由非定常升力和横风的作用引起的俯仰力矩和侧偏力矩的作用显著,导致受电弓在垂直方向的振动加剧,故结构相对紧凑的单臂受电弓有利于减小纵向振动;但其底架高度较高,在相同的升弓角度下上臂与下臂的空间夹角减小,导致上臂与下臂连接处出现范围较大的低速尾流,小尺度分离涡的结构及分布复杂,研究结果对横风作用下受电弓气动特性研究及应用具有重要意义和价值。     

导引头稳定平台弹性干扰力矩分析与优化技术

为降低导引头稳定平台运动过程中,与其相连接的线缆和管路随之运动产生的弹性干扰力矩,以弹性细杆非线性力学理论为基础,对稳定平台所属的运动线缆和管路进行建模与仿真分析。在仿真分析的基础上,提出弹性干扰力矩的精确计算方法,并将其应用于线缆虚拟布线设计中。以弹性干扰力矩的仿真计算结果为判据,对线缆布局设计进行优化。通过实验验证,表明该方法可以有效地将弹性干扰力矩限制在允许的范围内,进而提高制导精度。