非平面机翼最小诱阻的法洗分布

关于机翼最小诱阻的下洗分布问题,很早就有人进行过研究。在升力约束条件下,Munk证明具有最小诱阻的机翼展向下洗分布为一常数。对于平面机翼在升力和翼根弯矩约束条件下,Jones证明具有最小诱阻的展向下洗为线性分布。目前使用的飞机机翼,通常都有上反角,且有的机翼上反角沿展向还有变化(例如带翼梢小翼的机翼)。对于这样的非平面机翼,在升力和翼根弯矩约束条件下,其最小诱阻的展向法洗分布规律尚不清楚,这就是本文所要研究的内容。     

非平面机翼最小诱阻的法洗分布

 关于机翼最小诱阻的下洗分布问题,很早就有人进行过研究。在升力约束条件下,Munk证明具有最小诱阻的机翼展向下洗分布为一常数。对于平面机翼在升力和翼根弯矩约束条件下,Jones证明具有最小诱阻的展向下洗为线性分布。目前使用的飞机机翼,通常都有上反角,且有的机翼上反角沿展向还有变化（例如带翼梢小翼的机翼）。对于这样的非平面机翼,在升力和翼根弯矩约束条件下,其最小诱阻的展向法洗分布规律尚不清楚,这就是本文所要研究的内容。     

带翼梢小翼亚音速机翼的升阻特性计算

 本文采用的有限基本解方法,以等转角法划分展向网格和确定展向控制点位置。对带翼梢小翼亚音速矩形翼进行了升力计尊,并用联合流场法计算了诱导阻力。从各种方案的翼梢小翼计算中,找到了一些影响机翼升阻特性的规律和较佳方案,并对其机理作了分析。     

非平面机翼最佳弯度面的计算

本文采用涡格法和Lagrange乘子法在给定升力和翼根弯矩约束条件下,可以求得非平面机翼诱阻最小最佳弯度面。计算分两部分进行 1.求解机翼的最佳展向环量分布 采用远场法计算机翼的诱阻时,其值只与展向环量分布有关。因而只需将机翼沿展分成N个条带,在每个条带上布置环量比例因子为δ     

大展弦比弹性机翼梁腹板厚度优化设计

在设计机翼时,要求机翼不仅要具有足够的强度,而且还应具有足够的刚度,以保证其满足气动特性要求及其他要求。翼梁腹板厚度设计对机翼强度和刚度影响很大。所以,如何设计翼梁腹板厚度的展向分布,使机翼满足强度要求和刚度要求,是一个非常有意义的问题。本文针对某无人机机翼结构,研究了满足静强度要求、气动特性要求和副翼操纵效率要求的弹性机翼腹板厚度展向分布的设计方法。首先,根据无人机机翼气动特性设计要求设计机翼的刚度大小沿展向分布;然后,根据展向机翼刚度展向分布设计机翼腹板厚度分布;最后,分析该无人机在给定设计飞行状态下的强度和副翼操纵效率,并对其进行优化。     

CJ818超临界机翼气动优化设计

CJ818的超临界机翼设计主要分为以下几个步骤:选定机翼的平面形状,主要包括确定机翼面积、翼根弦长、根梢比、1/4弦线后掠角、前缘后掠角等;在诱导阻力最小的原则下,把三维机翼的设计升力系数转化为二维翼型的设计升力系数;根据机翼装载和结构设计的需要,确定配置翼型厚度沿展向的分布,根据飞机的巡航失速特性,初步确定配置翼型沿展向的扭转角分布;确定控制翼型个数,优化选择出满足要求的翼型;最后在CATIA里完成三维机翼的外形设计。对设计完的机翼,利用ICEM对其网格划分,并进行CFD数值计算,分析表面压力分布,对扭角分布和翼型进行优化,最终完成三维机翼的巡航外形设计。     

喷流流动控制增升效应数值模拟

飞机的增升系统是影响其起降性的重要因素,为了研究飞机下表面喷流流动控制增升效应,采用数值模拟方法与结构网格求解不可压Navier-Stokes方程,对NACA0012翼型和机翼进行研究。通过改变喷气口的参数来研究其对翼型和机翼气动特性的影响。对于翼型,主要研究喷气口速度和位置对翼型气动特性的影响;对于机翼,主要研究喷气口区域沿展向分布和喷气速度对机翼气动特性和能量利用率的影响。计算结果表明:采用喷气控制可以获得较好的气动特性,增升效果也比较明显,控制效果和上述几个参数均有一定关系。本次研究为机翼喷气口设计以及机翼局部喷气控制展向分布的选取提供了依据。     

运输机机翼外形和吊舱位置一体化优化方法

针对运输机翼吊布局中机翼-吊舱之间有可能存在较大干扰阻力的问题,本文提出一种机翼扭转角和吊舱位置的同时优化的设计方法。气动分析模型采用高阶面元法程序PANAIR,应用参数化方法和CATIA二次开发技术实现飞机三维外形的自动生成;应用网格生成工具Gridgen的脚本语言实现气动网格的自动生成。为了减少调用气动分析模型的次数,在优化中应用了代理模型方法。算例的优化结果表明:优化后机翼的展向升力分布更加合理,显著地降低机翼和吊舱间的干扰阻力。     

低雷诺数螺旋桨滑流对机翼气动特性的影响研究

深入研究低雷诺数滑流对机翼的影响,能够推进临近空间低速流动机理性研究,提供可靠的气动参数。参考某太阳能无人机,建立单螺旋桨计算模型,采用两叶螺旋桨,通过ICEM网格软件生成具有两个计算域的高质量结构网格,应用滑移网格边界条件,对模型进行数值模拟;分析低雷诺数螺旋桨滑流的发展和机翼在滑流作用下的非定常气动特性,研究不同螺旋桨位置对机翼气动特性的影响,计算结果表明螺旋桨滑流会很大程度地改变机翼表面压力分布和沿翼展的升力分布,对机翼升阻特性有显著影响,同时螺旋桨滑流可以抑制机翼表面层流分离泡的产生。     

基于展向参数主动控制的机翼外形设计方法

传统的机翼外形设计方法包括平面形状设计和关键剖面翼型控制,但有限的机翼剖面翼型无法完全控制机翼参数沿展向的完整分布。以主动控制机翼参数沿展向分布规律为出发点,基于 CATA 中创成式曲面设计模块,提出了一种新的机翼外形设计方法。在所展示的建模实例中,实现了对机翼弦长、几何扭转角、翼型厚度等参数沿展向分布规律的主动控制。建模结果显示,与传统的机翼外形设计方法相比,获得了理论弦曲面和理论前后缘曲线,而非理论弦平面和理论前后缘直线,同时得到前后缘线以外的其余"条展向引导线。该方法可以很容易地推广到对后掠角、最大厚度、最大弯度等参数沿展向分布的主动控制,具有工程应用价值。     

CRM翼/身/平尾组合体模型高阶精度数值模拟

基于五阶空间离散精度的WCNS格式,开展了CRM翼/身/平尾组合体模型的高阶精度数值模拟,以评估WCNS格式对复杂外形的模拟能力以及典型运输机巡航构型阻力预测方面的精度。首先依照DPW组委会提出的网格生成指导原则,利用ICEM软件生成了粗、中、细3套网格,对应的y⁺分别为1、2/3和4/9。通过对CRM模型的计算和分析,研究了网格规模对气动特性、压力分布和翼根后缘局部分离区的影响。通过与DPW4统计结果和部分实验结果的对比,高阶精度数值模拟结果表明,本文的气动特性计算结果与统计平均结果吻合较好;网格密度对机翼内侧的展向站位压力分布影响较小,对机翼外侧展向压力分布影响较大;网格密度对翼根后缘局部分离区略有影响。     

基于动网格高空长航时机翼优化

分析了机翼设计优化的一般策略,针对高空长航时飞行器的气动性能需求和机翼构型特点,提出以机翼剖面翼型沿展向分布的设计优化;针对Hicks-Henne翼型参数化方法后缘不光顺的缺陷,提出了改进Hicks-Henne翼型参数化方法;针对通常基于线性插值的三维动网格生成方式的缺陷,提出采用基于B样条函数的三维动网格生成;通过对商业软件Pointwise和Fluent的二次开发实现数据流和工作流的定制及自动化,并将所有流程在iSIGHT平台下集成;优化算例表明,基于动网格的机翼优化实现提高功率因子的目标,是高空长航时机翼优化中的一种有效方法。     

一种适用于飞行器复杂外形的表面与空间网格生成方法

本文通过建立反映机身横截面外形特征的控制点概念，及在控制点间分配网格点数方式，给出了一种非常实用、交互式的表面网格生成方法，所生成的网格失真度小，物体保形好，生成适用于CFD计算需要的表面网络花费的时间少，适用性强。基于无限插值理论，引入本文提出的网格正交控制、物面法向量控制、加权平均光顺措施，给出了一种改进的空间网格生成方法，有效克服了传统无限插值网格生成方法在复杂外形网格生成方面的缺陷，有效改善了网格的法向疏密性、贴体性及周向网格的均匀性，对真实飞行器部件网格生成非常迅速。以某飞行器复杂机身表面与空间网格生成，及无人机翼身组合体空间网格生成为例，检验了本文网格生成方法的实用性和有效性。     

展向伸展速度对可变机翼颤振稳定性的影响

针对可伸展机翼,根据Timoshenko剪切梁理论建立具有展向速度的可伸展机翼在超音速气流作用下的振动控制方程,并对其进行无量纲化处理。采用Galerkin法得到机翼振动的特征方程并求得特征方程的数值解,在此基础上分析展向伸展速度对可伸展机翼的颤振临界速度的影响。同时引入罗斯-霍尔维茨判据分析机翼颤振的稳定性。计算结果发现展向伸展速度有利于提高机翼的颤振临界速度,机翼展长越小,提高效果越显著,并且机翼振动越稳定。     

基于径向基函数改进的Delaunay图映射动网格方法

为了提高大变形下动网格生成的效率和质量,基于径向基函数插值技术对原始Delaunay图映射动网格方法进行了改进。首先通过带多项式的径向基函数插值方法计算出背景网格远场边界点的位移;然后将背景网格位移插值到计算网格;最后利用衰减函数将计算网格远场位移衰减为零。基于矩形旋转网格变形实例比较了改进方法与原始Delaunay图映射动网格方法之间的差别,并研究了径向基基点数目和衰减函数类型对变形网格质量的影响。矩形旋转网格变形实例说明该方法能够精确恢复出Delaunay背景网格的旋转特性。NACA 0012翼型、NLR 7301两段翼和M6机翼网格变形算例进一步证明,通过添加控制点,该方法能够不重构背景网格实现大变形下高质量动网格的生成。     

亚声速谐振升力面的点偶极子法

本文介绍计算亚声速谐振薄翼非定常气动载荷的点偶极子法(DPM)。网格划分方式与偶极子网格法(DLM)相类似。此法将网格上的载荷分布集中置于网格中央剖面的1/4弦点上,控制点取在3/4弦点上,无需作数值积分计算。很容易用于计算形状复杂机翼的非定常气动载荷。 文中给出了矩形翼和后掠翼定常和非定常气动载荷的数值结果,其精度数值与DLM的相当,计算效率提高一倍。     

带襟、副翼三维机翼粘性绕流计算

运用嵌套网格方法严格考虑机翼切口和副翼、襟翼端面几何形状生成了合理的计算网格 ,并应用雷诺平均 Navier-Stokes方程和 Johnson-King湍流模型计算了带副翼三维机翼和带双襟翼三维机翼的粘性绕流。计算实践表明 ,用该方法可以很好地预计压力分布和最大升力。     

用欧拉方程计算机翼与翼身组合体绕流

本文用保角转绘加剪切变换生成三维机翼与翼身组合体Ｃ－Ｈ型网格，并在这类网格拓扑上，用有限体积法研制出可供分析机翼与翼身组合体绕流的三维欧拉方程计算程序。本方法的特色是改进了机翼表面网格点的分布，使机翼后缘与网格线一致；采用了当量机身，使机岙表面到对称面光滑过渡；嵌入了边界层粘性修正。改善了计算结果。数值计算表明，对粘性影响较大的超临界绕流，边界层修正效果显著。     

三角形机翼前缘扭曲问题的理论和实验研究

本文研究了对较小展弦比的三角形机翼采取适当的扭转和弯曲,推迟气流前缘分离,使之在设计状态下实现最小诱导阻力的问题。文中理论部分,应用亚音速锥型流理论,提出了一种设计最小诱阻三角形扭曲机翼的解析方法,并对两个不同设计状态的算例进行了数值计算。实验部分,对带有三角形前缘扭曲机翼（设计状态:M_∞=0,C_L=0.20）和三角形平面机翼的两种翼身组合体,进行了纵向三分力试验,作了理论和实验结果的比较分析。结果表明:按本文方法设计的前缘扭曲机翼,其翼身组合体在设计状态下,实现了理论预期的最小诱导阻力值,组合体的升阻特性有了显著的改善。     

基于双机身和斜拉杆的大展弦比无人机机翼弯矩减小措施

为了减小临近空间大展弦比无人机机翼的弯矩和挠度,采用双机身和斜拉杆两种方案,对弯矩和挠度沿展向的分布进行计算与分析;同时还对斜拉杆方案下机翼受压力时的失稳特性进行研究.结果表明：两种方案均可较大程度地减小机翼弯矩和挠度;双机身方案可使最大弯矩减小为原来的24％,斜拉杆方案可使最大弯矩减小为原来的20％;且采用斜拉杆方案,在给定参数下机翼不会发生失稳现象.