襟翼偏转翼伞气动性能数值模拟分析

为研究襟翼偏转对翼伞气动性能的影响,对不同襟翼偏转情况分别建立CFD模型,通过有限体积法进行空间离散并求解RANS方程,模拟翼伞在转向与雀降阶段的气动性能,进而结合最小二乘法进行参数辨识,实现翼伞气动模型的修正.模拟结果表明:襟翼偏转会引起翼伞压强分布改变,失速迎角减小,升阻力系数突增,对翼伞气动性能造成复杂的影响;修正的翼伞气动模型可以较好描述翼伞气动性能与襟翼偏转的变化规律,相比传统气动模型有效地提高了计算精度,为翼伞在转向与雀降阶段的精确建模提供参考.     

结构参数对仿生翅片翼气动性能影响

为提高翼型气动性能,提出一种仿生翅片翼型.以NACA0018为例,在翼型吸力面布置固定仿生翅片翼,分析翅片翼的相对位置、相对长度结构参数及两者综合效应对仿生翅片翼改变翼型气动特性的能力的影响,并从流场角度分析仿生翅片翼的作用机理.数值计算结果表明:以翅片翼的最佳控制效果作为衡量标准,靠近前缘处翅片翼对大分离流动效果显著,靠近尾缘的翅片翼对于中度的流动分离效果较好;相对长度与翅片翼气动性能呈非线性关系,且长度过短时无法对分离层产生有效分割,过长时影响分离层上方的流体.当翅片翼末端刚好接触分离层的边缘时,控制效果最佳;仿生翅片翼的气动性能是由翅片翼的相对位置、相对长度共同决定的,单变量的研究难以准确地解释其中的规律.     

扑翼柔性变形对悬停气动特性影响的数值研究

为研究扑动飞行器悬停时扑翼的变形给气动力及周围流场带来的影响,通过求解二维Navier-Stokes方程,分析了扑翼气动力及其周围流场结构随扑翼柔性变形的变化规律.结果显示,当扑翼在悬停扑动时,适当的柔性变形可以提高升力,增大升阻比,有效地改善气动特性.但是,过度的柔性变形会使扑翼的气动特性恶化,升力和升阻比随着过度的变形而减小.     

扇翼飞行器短距起飞性能

为验证扇翼飞行器超短距起飞特性及大载荷特性.以某型6 kg级扇翼飞行器为研究对象,在分析其结构特点和飞行原理的基础上,根据该飞行器在地面与空中的受力情况,建立了扇翼飞行器的纵向模型,使地面滑跑段与空中段有效衔接,并通过数值仿真,对比分析了升降舵偏转量、重心位置、扇翼转速以及载荷量对扇翼飞行器起飞滑跑距离的影响.仿真结果表明:空载时起飞滑跑距离最短;在起飞过程中需要保持升降舵上偏最大角度;重心位置越靠近扇翼力作用点,起飞滑跑距离越短;在这些因素固定的情况下配合适当扇翼转速,最终获得该样机不到9 m的最短起飞滑跑距离.通过对比分析,良好的起飞性能需要几个因素的配合设置.     

结构参数对气动雾化喷嘴雾化特性影响研究

为获得喷嘴结构参数对气动雾化喷嘴雾化特性的影响,通过实验测试与数值计算结合的方式对气动雾化喷嘴的雾化特性进行了研究.实验测试了不同燃油压差和雾化空气压力下喷嘴的SMD与喷雾锥角.数值计算采用VOF模型模拟了喷嘴内部的气液两相流动和喷嘴结构参数对雾化特性的影响.结果表明:燃油压差对雾化特性的影响不明显,在较低的燃油压差下...     

栅格翼气动特性研究现状及应用前景

介绍了国内外关于栅格翼的研究现状,从气动特性、数值模拟、实验研究、结构优化等方面进行了总结.分析了栅格翼相对于平板翼的优势与不足,对栅格翼的应用前景进行了展望.     

分布式动力系统参数对翼身融合布局无人机气动特性的影响

以耦合分布式动力系统的边界层吸入(BLI)翼身融合(BWB)布局无人机为研究对象,研究了动力系统参数对全机在巡航/起飞条件下的气动影响.使用动量源方法(MSM)对NASA涵道螺旋桨模型进行了数值计算,验证了文中数值计算方法的可靠性.采用结构网格及S-A湍流模型求解雷诺平均Navier-Stokes (RANS)方程的方...     

矩形和半圆形拉延筋几何参数对拉深阻力的影响

对拉延筋的作用机理进行了研究,基于ANSYS建立拉延筋约束阻力计算有限元模型,研究了矩形和半圆形两种典型拉延筋结构参数对拉深阻力的影响规律。结果表明:两种拉延筋结构参数中筋高与凹槽圆角半径对拉深阻力的影响是一致的,即拉延筋约束阻力与凹槽圆角半径成反比,与筋高成正比。但凸筋圆角半径对拉深阻力影响是不一致的,矩形拉延筋拉深阻力与凸筋圆角半径成反比;而半圆形拉延筋拉深阻力随着凸筋圆角半径的增大,拉深阻力先缓慢增大然后又逐渐减少。     

翼型厚度和弯度对前飞扑翼气动性能的影响

扑翼飞行器是一种模仿鸟类和昆虫飞行方式的新型飞行器.翼型参数设计对提高扑翼飞行器性能至关重要,为研究扑翼翼型厚度和翼型弯度对前飞扑翼气动性能的影响,基于自然界中飞行生物的实验观测结果建立了前飞扑翼气动特性计算模型,针对不同厚度和弯度的NACA系列标准翼型,采用计算流体力学方法求解二维不可压缩非定常Navier-Stokes方程,基于有限体积法并结合动态网格技术,分析了低雷诺数条件下对应不同来流速度的刚性前飞扑翼气动力、能耗、气动效率以及周围流场结构随翼型厚度和弯度的变化规律.结果表明,不同来流速度条件下扑翼推力和能耗均随翼型厚度的增大而逐渐减小,随着翼型厚度的增大,扑翼推进效率最大降幅达15.9%;翼型厚度的增加,降低了前缘涡强度并延迟了前缘涡的脱落.翼型弯度可以改变翼型的有效气动攻角,翼型弯度的增加可以显著提高翼型升力和升举效率,并促使尾流中心线向右下方倾斜;正向弯度扑翼在下扑行程能产生更大的升力,而负向弯度扑翼则在上挥行程中产生了更大的推力.     

翼身融合布局起飞状态动力效应影响研究

以西北工业大学布局设计研究所设计的翼身融合布局民机构型BWB300为研究对象,对起飞状态下动力效应对其气动特性影响进行了数值模拟分析.首先,对设置进排气边界条件模拟发动机动力效应方法进行了验证.然后,通过对比分析分别安装通气短舱和动力短舱的BWB300起飞状态的数值模拟结果,研究了发动机动力效应对其气动特性的影响规律....     

覆冰导线的空气动力参数数值模拟

覆冰导线的空气动力参数是导线舞动的关键因素.由于覆冰形状的多样性,风洞试验研究代价巨大,仅靠风洞试验提供覆冰导线的空气动力参数是不实际的,因此有必要采用数值模拟的方法.提出了基于面元法的覆冰导线空气动力参数的数值模拟方法,采用有粘性的绕流模型,编制计算程序对覆冰单导线随攻角变化的空气动力参数进行了数值模拟计算.该程序系统简单易用,能快速得到结果.通过比较,所得数值模拟结果与试验结果基本一致,一定程度上反映了覆冰单导线气动力的规律.该方法是一种实用、快速、有效的数值解法,为覆冰导线舞动计算与仿真的深入研究提供了一种有效的途径.     

风机叶片设计二次开发与气动性能仿真

为了提高叶片设计的精度和效率,根据风机叶片设计的相关理论和方法,对叶片气动外形设计进行研究.以20 kW风机叶片为例,在Wilson法的基础上,利用VB、VC++等编程语言在SolidWorks平台上开发叶片气动外形设计及建模的应用系统.根据输入的设计参数自动生成叶片的三维实体模型,省去了以往设计过程中生成的大量数据的转换和存储,实现叶片的高效,智能化设计.为了对设计结果进行评估,同时验证设计的有效性,针对设计好的叶片模型进行流场仿真分析.结果表明,提出的叶片设计与建模方法能够有效提高风能利用率,缩短风机叶片设计周期,可用于企业对叶片的设计研发,并为叶片结构有限元分析和优化设计平台奠定基础.     

覆冰输电导线气动力特性模拟的合理模型

对覆冰导线风洞试验的数值模拟和参数分析是获取气动参数的主要手段。进行了覆冰输电线气动参数数值模拟的几何建模、网格划分、边界条件的选取、湍流模型的选取、求解参数设置等分析研究。明确了加密区首层厚度、层数、厚度、形状及加密条带等对计算结果的影响,得到了合适的网格模型。对k-ε湍流模型、k-ω湍流模型、Realizable k-ε湍流模型、Reynolds应力湍流模型及SST k-ω湍流模型的分析,表明k-ω模型虽然能较好地模拟覆冰输电线的气动力特性,但是对参数比较敏感。k-ε湍流模型的是模拟覆冰输电线气动参数的最合理模型。     

A new calibration algorithms of spinning projectile aerodynamic parameters

This paper demonstrates that the application of calibration algorithms of aerodynamic parameters for the trajectory of spinning projectile is successful. First, from the point of view of the trajectory simulation, a general summary of well-known trajectory models is given. A five degrees of freedom （5 DOF） model is developed that can match the projectile motion essentially in the vertex region, and the results obtained by 5 DOF model are in close agreement with those of a more sophisticated 6 DOF model for elevation angles above 45 degrees. Secondly, the calibration algorithms have been developed and are summarized. The methods of calibrating the flight trajectory models are compared, and these methods are shown to be effective in the representative cases. In addition, the method of Math number calibration （MNC） is presented; some possible areas in MNC for further investigation are indicated together with benefits to be gained. The utilization of MNC schemes not only allow a worthwhile reduction of calibration rounds firing in range and accuracy （R＆A） trial and production of firing tables （PFT） test, but also make PFT and fire control data （FCD） more cost effective.     

新型高负荷氦气压气机的三维级性能研究

按照传统空气设计规律设计的氦气压气机存在级数较多的问题.为了提高氦气压气机的级压比以减少级数,采用适合于氦气压气机的新型基元级速度三角形理论进行高负荷氦气压气机的三维级气动设计,应用CFD软件对其三维级流场进行数值模拟,同时进行了与常规设计准则的对比研究.研究结果表明,高负荷基元级沿径积叠成三维级是可行的;相同条件下,高负荷设计三维级方案设计点的级压比达到1.138 8,级压比是常规设计的2倍多,且效率还能维持高达89.86％的较高水平.     

主冷却剂泵三维流场数值模拟与分析

为深入理解和分析高温高压工况条件下某主冷却剂泵性能,采用计算流体力学方法(CFD)对其内部复杂的三维流场进行了数值模拟与分析.建立了某主冷却剂泵各部件几何模型,并对其进行网格划分.通过求解RANS方程对主冷却剂泵内部三维流场进行数值求解,湍流流动采用SST模型进行模拟.计算得到该泵在高、低设计转速时的扬程、功率和效率等性能参数.计算结果与试验数据相比较,误差在4%以内.分析表明采用CFD方法模拟结构复杂的主冷却剂泵内部流动是可行的.     

P ark-Ang 三维损伤模型的参数确定和性能等级划分

针对Park-Ang三维损伤模型的参数取值和性能等级划分研究不足,基于试验数据,通过2轮遍历搜索,确定了参数取值;并参照已有的性能等级划分,确定了适用于Park-Ang三维损伤模型的性能等级划分标准。用一组一维试验验证了参数取值和性能等级划分对于不同加载路径的适用性;用另一组试验验证了它们对于空间受力构件的适用性。结果表明：所确定的参数和性能等级划分标准与已有的Park-Ang三维损伤模型表达式共同组成了一个完整的损伤指标,这一指标能够较好地评价不同一维加载模式或空间受力构件的损伤。     

超静定轴力杆系的几何共性参数法

分析了材料力学传统方法建立拉(压)超静定杆系的变形协调方程的困境,提出了利用结构中某些点的几何共性参数建立变形协调方程的方法,通过算例验证了本方法的正确性及有效性,通过比较,本方法具有明显的优越性,可以相当方便地求解超静定杆系。     

Numerical simulation of aerodynamic interactions among helicopter rotor,fuselage, engine and body of revolution

Numerical simulations of helicopter aerodynamic interactions among the main rotor,fuselage,engine inlets/outlets and slung loads of specific geometries have been conducted by very few researchers.In this work,the steady-state compressible Reynolds-averaged navier-stokes equations are solved to study the aerodynamic interactions among helicopter rotor,fuselage,engine and body of revolution in three cases,namely MI-171V5,ROBIN and UH-60A.In the first case,the downwash flow provided by the rotor of the uniform actuator disc model induces a significant deflection of the airflow velocity.The vortex-shaped distribution and evolution are discussed in detail.The engine can effectively change the overall flow field.The asymmetry of the flow field is observed by using the non-uniform actuator disc model.Qualitative analysis of ROBIN and quantitative computation of UH-60A show a consistent accuracy of the rotating reference frame model for rotor.The blade tip vortex motion of UH-60A is simulated and its radial position prediction is compared to empirical formulas.While performing flow of UH-60A in hover,both the fuselage normal force and rotor lift decrease because of the impact of the body of revolution.