数值空气动力学在DLR(德国宇航研究院)

德国在若干年前启动的国家CFD项目MEGAFLOW集中了DLR、大学以及航空工业界的许多CFD研究开发工作,目的是开发并验证能满足工业实践所要求的可靠并有效的数值工具,以对全机进行空气动力模拟.MEGAFLOW软件系统包括多区结构网格中求解N-S方程的软件FLOWer和在非结构网格中的软件TAU.两软件均已达到很高的成熟度并为DLR和德国航空工业广泛地应用于新飞机的设计过程.最近又启动了其后续项目MEGADESIGN和MegaOpt,旨在开发和增强外形设计及优化的有效数值方法.着重介绍了软件最近的改进及其计算粘性流动绕复杂飞机外形的能力.     

CFD技术在飞机和发动机一体化设计中的应用探讨

在运输机型号设计实践中,飞机机体和发动机之间存在着干扰问题,有时会严重影响飞机的气动特性.本文从飞机和发动机一体化设计需求出发,对飞机机体和发动机一体化设计中对CFD技术的应用和需求进行探讨.     

直升机CFD仿真现状与发展趋势分析

传统直升机气动设计较多依赖升力线理论、涡流理论等工程分析方法,高性能计算使采用CFD方法开展"第一性原理"仿真成为可能.本文从旋翼运动特点出发介绍了直升机区别于固定翼飞机的一些特殊计算方法,指出当前CFD方法在直升机实际应用中存在的不足.在此基础上,探讨了国外先进直升机CFD软件的发展策略与技术途径,从多求解器耦合、网...     

CDF在飞机设计中的应用

随着计算机技术的不断进步,CFD也获得了很大的发展。目前,国外CFD在飞机设计中的应用已占有很大比例,国内CFD也在不断应用于飞机型号设计。本文介绍了CFD的概况、在飞机设计中的实际应用及其发展趋势。     

某机载吊舱的气动特性分析

为满足航空遥感试验研究需求,设计并分析了一种飞机机腹吊舱。文中采用CFD软件对飞机机腹加装的吊舱进行气动外形特性分析,首先利用Icem软件对机载吊舱进行结构性网格划分,通过Flunet软件模拟飞机在多种高空环境下的飞行特性,仿真其受压力变化分布,并计算飞机重心的变化,提出吊舱设计应考虑压力调节需求和机腹结构加强需求,并评估飞机重心变化对飞行安全的影响。经飞行试验证明,该吊舱设计合理,可为同类产品设计提供参考。     

基于安装性能的航空发动机中间状态喷管调节计划优化

以Matlab为平台,结合MS-DOS命令和计算流体动力学（CFD）软件操作日志,成功实现将发动机零维总体性能计算程序和二维喷管内外流场CFD软件结合的数值缩放技术.为优化飞机推进系统巡航状态性能,耦合飞机后体阻力优化航空发动机喷管喉道面积、喷管出口面积的调节计划.计算结果表明:在保持发动机稳定裕度的前提下,如仅优化喷管出口面积,在大马赫数飞行状态时安装推力提高超过1%.      

飞机和发动机干扰流场的计算研究

飞机装上发动机后,发动机和飞机之间就存在着相互干扰,无论是翼吊布局还是尾吊布局,其干扰流场都是非常复杂的.对于它的数值计算一直是CFD(计算流体力学)研究重点之一.上海飞机研究所在"七五"、"八五"民机气动预研期间和当前的"超临界机翼设计技术完善"、"民机后体优化设计技术研究"课题中,都投入了人力和物力进行这方面的软件引进开发并用于型号的方案设计.本文将对这方面的工作进行总结介绍.     

基于代理模型的气动外形优化

探讨了一种将CAD软件、CFD商用软件与代理模型相结合的飞机气动外形优化方法。重点介绍建立气动分析代理模型的过程,这一过程包括确定设计变量及其取值范围、生成试验设计点、建立参数化几何模型、CFD数值计算、提取气动特性和构造代理模型。通过一个简单的机翼气动外形优化算例验证了这种方法的可行性和有效性。     

作战飞机动力装置气动力优化

以优化作战飞机动力装置的气动力设计为中心，首先分析了作战飞机动力装置的气动力要求以及目前在设计中存在的一些问题，详细论述了进气系统与排气系统的优化设计方法。随着发动机技术的进展和飞机的作战使用要求的不断提高，发动机进气和排气系统的设计变得越来越复杂，不但要适应飞机的飞行速度和高度的变化，还要能够满足飞机的隐身性要求，利用CFD技术可以开发先进的分析方法，分析复杂的流场，从气动力方面优化飞机的进气系统和排气系统。     

空中客车采用新数值分析软件缩短飞机设计时间

空中客车公司引进新型数值分析软件用于飞机设计,大幅缩短飞机设计的前置时间(lead time),并且可以降低各种复杂工程项目的成本。空客公司目前正在推进这款名为MACROS的软件在公司内部的应用。空客将把这款软件应用到飞机研发过程中的多个领域,在飞机工程领域的应用已经证明了它可以大幅缩短前置时间。     

飞翼布局飞机起降阶段纵向大迎角气动增稳研究

针对某中等展弦比高速飞翼布局飞机,利用CFD计算方法,研究了一套新型舵面组合对飞机起降任务阶段纵向气动力特性的影响,并对该飞翼布局飞机不同舵面组合进行了数值模拟.仿真结果表明,采用该舵面组合在飞机的起降阶段可以有效改善其纵向气动力特性和操稳特性.     

流体力学与数值模拟在MRO领域将发挥越来越重要的作用

宾夕法尼亚州的计算机辅助工程软件开发商Ansys表示,计算流体力学(CFD)等计算机模拟方法在民用航空维修(MRO)领域已经有着广泛的应用.例如,利用计算流体力学模拟导管内流体的工作过程、研究噪声来源,或者用于评估乘客座椅的热环境舒适度等等.再者,如果飞机安装了翼梢小翼,或是需要更换发动机舱,都可以利用计算流体力学分析这些区域的空气动力学特性.     

基于Fuzzy AHP的CBT飞机维护系统评价

在确定CBT飞机维护系统评价指标的基础上,运用Fuzzy AHP综合评价法实现了定性指标的定量转换,建立了飞机维护系统的评价分析模型,克服了评价的主观性和随意性,实现了对飞机维护系统的科学评价.设计了CBT系统评价软件,解决了评价过程中大量的人工数学计算问题.研究表明,这种利用多级综合评价方法建立的评价系统可以方便有效地实现对飞机维护系统的评价.     

CAE-AVM标模巡航构型的设计和数据库应用

受计算流体力学（CFD）与风洞数据相关性研究以及新型远程飞机设计能力建设等需求驱动,巡航马赫数0.85量级气动标模的研发日益得到重视,并受益于先进CFD方法和风洞精细化试验验证技术的发展,得以顺利开展。本文介绍了民机标模CAE-AVM巡航构型及其原准机的总体布局和气动方案设计,给出了远程商务飞机和该速域下气动标模的设计特点分析,提出了气动标模风洞试验的特别要求和解决方案。文章同时给出了CFD与风洞数据的对比验证结果,以及CAE-AVM标模数据库建设状况和典型应用案例。研究表明,CAE-AVM标模在马赫数0.85、升力系数0.5、雷诺数2×107的设计状态下,升阻比为17.6,抖振升力系数和阻力发散马赫数等参数均满足设计要求。研究中实现了同步测力、测压、测变形和测转捩的精细化试验技术,试验前针对包含模型机翼气动弹性变形和支撑机构的真实试验外形的CFD预评估有效提高了试验效率。CAE-AVM数据库及其在CFD软件验证、CFD-风洞数据相关性研究、风洞动态和精细化试验技术开发以及民机设计分析方面的应用,表明了共用标模的必要性和实用性。     

民用飞机气动工程估算软件设计与开发

工程估算是飞机概念设计阶段常用的气动力计算方法,其计算效率高,并且满足飞机概念设计的精度要求。工程估算过程涉及大量的图表查阅与数据插值,传统的手动计算存在工作量与人为误差较大的缺点。针对上述问题,在已有工程估算方法的基础上,搭建了气动工程估算数据库,提出了软件的系统架构与组成,设计并开发了基于民用飞机的气动估算软件。软件具有良好图形用户界面,提供了多种输入方式与自动多维插值算法,与手动计算相比,减少了计算工作量,提高了计算效率和精度。以某大型民用飞机为对象,利用软件进行气动工程估算,并与算例的计算流体力学法(CFD)结果进行比较。结果表明:二者结果基本相符,而且计算成本远低于CFD方法。这体现了软件在民机概念设计阶段具有较高的工程实用性。     

叶轮机械叶栅流道几何处理的计算方法

叙述了叶轮机械叶栅流道网格生成前的几何处理的计算方法,通过将处理后的数据保存为PLOT3D文件格式,可以在其他CFD软件中直接使用,或在商业网格生成软件中快速获得叶栅流道的实体造型,与传统的在CAD类软件中进行交互式几何处理相比,可以大大缩短CFD计算周期。     

基于面向对象的非结构航空CFD软件体系结构设计

基于面向对象程序设计思想和航空计算流体力学（CFD）流程,设计了包含基础功能层、功能模块层和应用程序层的CFD软件体系结构,实现了面向航空飞行器空气动力学问题的非结构网格Navier-Stokes方程求解软件ARI-CFD V1.0的研制。同时,也通过二维零压力梯度平板和二维翼型算例对软件的有效性进行了验证。此外,ARI-CFD软件采用面向对象设计,有效解决了早期航空CFD软件采用面向数据流的结构化设计所带来的可维护性差、可重用性低以及大型工业程序研制周期长等问题,可以为面向航空飞行器设计的多学科仿真软件高效、可持续性研制提供有效支撑。     

基于求解N-S方程的新型涡扇支线飞机着陆构型低速气动分析

新型涡扇支线飞机气动设计中,采用规模适当的网格,数值求解N-S方程,进行了前缘缝翼、后缘襟翼全开的全机着陆构型低速气动分析.经低速风洞模型气动力试验验证,所建立的CFD分析手段可靠、有效.数值流场分析为有效改进低速气动设计指明了方向.     

大展弦比机翼型架外形优化方法探究

大展弦比飞机一般针对巡航外形设计,以巡航性能作为设计点,而飞机在实际飞行过程中,其气动特性会由于机翼产生弹性变形而变化。文中通过开展大展弦比飞机CFD/CSD耦合方法,对巡航外形进行多次静气动弹性分析,进行位移比对,进而获得满足要求的型架外形,从而初步得到机翼型架外形优化设计方法,为之后的大展弦比飞机气动结构设计一体化打下基础。     

估算飞机气动导数的多维最小二乘方法研究

给出了多维最小二乘法拟合经验曲线的格式.在基于总体布局参数的飞机操稳特性研究中,有些气动参数的估算还处于经验曲线阶段,本文用最小二乘法曲线拟合原理和空间多维理论建立了曲线的数学模型,尤其在开发软件过程中,利用所建立的数学模型可以更加简单、快速的估算飞机气动导数.最后对多种型号飞机进行算例分析,并与计算流体动力学(CFD)方法所求的气动导数、实际飞行试验数据进行对比,结果表明,用此方法对经验曲线所建立的数学模型,在飞机的气动导数估算中,其结果是合理可行的.