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。     

大型 CFD 软件自动化测试平台的初步设计与实现

针对大型通用 CFD 软件研制的需求,为了提升 CFD 软件的开发效率,初步设计与开发了一个 CFD 软件自动化测试平台。该平台基于 MySQL 数据库,通过前台界面和远程集群后台管理程序的网络信息交互,实现了自主研发的通用 CFD 软件平台(HyperFLOW)的自动测试及验证与确认。根据需要适当修改前置处理接口,该平台亦可推广应用于其他 CFD 软件的自动测试。本文重点介绍了平台的基本框架和总体设计思路、平台的数据库和前台管理 GUI 设计、网络交互和后台管理等,并利用典型算例对计算结果的验证与确认过程进行了简要介绍,最后对平台构建的后续工作进行了展望。     

组件技术与软件体系结构

软件开发是一项十分具有创造性的工作,其中,包含了诸多的原理、技术和思想。组件技术就是其中的一个。它的提出根植于面向对象的原理,它不仅为广大程序员提供了更为广阔的空间,同时也对传统的软件体系结构提出了挑战,为将来的软件开发与软件工程技术提供了良好的技术支持。本文介绍了软件开发的历史演变,以及传统软件开发过程的弊端。同时介绍了组件技术产生的市场以及技术需求,阐述了组件技术的基本原理和特点,最后着重于组件技术在当今软件体系结构方面的应用。     

CFD软件可信度评价知识库系统构建研究

针对气动数值模拟及可信度评价对知识库建设的迫切需求,综合调研并对比分析了国内外不同CFD知识库发展现状、知识库构建等相关技术,同时结合构建的气动力/热CFD软件可信度评价知识体系,重点开展了基于Wiki的知识库构建技术研究和基于Neo4j图数据库的知识图谱构建研究,形成基于开源Wiki框架的气动力/热CFD软件可信度评价知识库原型系统的建设方案。在此基础上,从制定知识入库流程、确定权威知识来源、制定标准档案模版、组织知识评审机构等四个方面明确了知识库建设的基本原则,确保知识库系统建设工作顺利展开,并为CFD知识库的后续发展提供应用示范和技术储备。     

CFD不确定度量化方法研究综述

随着计算流体力学(CFD)算法和软件的不断发展和完善,CFD数值模拟已经在涉及流体力学的各个领域发挥着日益重要的作用.不确定性因素在CFD计算过程中普遍存在,并且会对数值模拟结果造成影响.发展CFD不确定度量化方法,既能满足工程实践中对CFD可信度评估的需求,同时也能够支撑飞行器的精细化设计.本文旨在总结不确定度量化方法及其在CFD领域中的发展与应用.首先介绍CFD计算中的不确定性来源,以及不确定性的表现形式—随机不确定性和认知不确定性.然后按照不确定性的表现形式介绍对应的不确定度量化方法.最后介绍不确定度量化方法在CFD计算中的发展与应用,并且给出进一步开展不确定度量化工作的建议.     

氢燃料超燃冲压发动机燃烧室非结构网格数值模拟

采用格点有限体积法离散积分形式Favre平均的三维Navier-Stokes方程,基于非结构、混合网格发展了CFD并行隐式流场解算器AHL_UNS3D.计算了Burrows和Kurkov的二维氢气顺喷的扩散和反应流,出口参数和实验值较吻合,证明了软件具备多组分扩散流和湍流反应流的模拟能力,并将该软件分别应用到了Hyshot计划的地面实验超燃冲压发动机和NAL的双模态燃烧室模型的氢气燃烧湍流反应流的二维和三维jet-to-jet数值模拟中,得到了与实验值及文献一致的计算结果.     

CFD计算网格误差分析的一个算例

为了给一般工程问题的CFD仿真的网格划分提供参考,研究了光滑直圆管中粘性稳态等温流动在不同尺寸、不同纵横比网格情况下的CFD计算数值解的误差.采用FLUENT软件进行数值计算,应用CFD仿真验证和确认的基本方法,与精确解比较,计算了各种网格的数值计算结果的误差,得到了网格独立解的网格尺寸,给出了误差随网格尺寸变化的规律.     

基于自主软件LSWS的典型地形大气CFD模式研究与应用

基于我国典型地形风资源评估、风电场微观选址及风电预测等的发展要求,根据风场实测数据,提出了两种风廓线模型：一种是利用实测数据修正的Gryning风廓线模型,另一种是结合分段函数及理论公式拟合的风廓线模型。考虑大气热效应、地转效应等大气效应,结合改进的雷诺时均k-ε两方程湍流模型,建立了能够模拟不同大气稳定度的典型地形大气CFD模式,开发了自主可控的风场CFD模拟软件LSWS(large scale wind simulation)。以锡林浩特平坦草原地形和山西丘陵地形的风场为例,比较了自主软件LSWS和商业软件Fluent的模拟精度。模拟结果显示：对于锡林浩特平坦草原地形风场,两个软件模拟结果与实测数据总体吻合良好;在稳定大气状态下,LSWS的计算精度较Fluent最大提升6.33%;在模拟山西丘陵地形时,LSWS的计算精度明显高于Fluent,特别是绕山脊的山后流场模拟更加合理,LSWS计算精度较Fluent最多提升40%以上。     

基于CFD方法的大型客机高速气动设计

大型客机高速气动设计需融入型号的设计经验、准确的数值分析方法以及高效的全局优化流程。将型号研制积累的设计经验及准则与现有数值计算工具、优化算法和计算机硬件资源相结合,探索发展了基于CFD的大型客机气动优化设计综合方法,该方法系统综合全局优化与局部寻优、人工经验与数值优化、参数化方法和参数控制以及自动化网格生成等方法和技术,大幅提升了气动设计效率。同时,完善了工程中实用的大型客机高速气动设计方法和流程,设计过程中融入了气动、结冰、静气动弹性等多专业的综合约束,反映了机翼设计多学科综合的本质特征,有助于形成综合最优的设计方案。以大型客机的超临界机翼优化设计为例,叙述了其在高速气动设计工作中的应用。     

数据结构CAI软件的设计与实现

介绍了一个“数据结构”课程的计算机辅助教学软件的设计和实现。展示了该软件的功能,说明了其中的一些关键技术和解决方案,并对进一步的工作作了展望。     

网格计算技术在大规模CFD计算上的应用

针对大规模数值计算规模化管理的难题,采用网格计算技术将网络环境下分散的计算资源组建了CFD网格计算环境.采用主动接入方式,以中心服务器为核心的网格计算管理和服务模式,构建CFD网格计算环境,实现了CFD计算在网格环境内的自动化计算管理,提高了计算资源的利用效率,降低了设计人员的劳动强度.     

可重配置的试飞模拟器软件构架研制

试飞模拟器介于工程模拟器和训练模拟器之间,兼顾着工程和训练两方面的任务.在试飞模拟器研制、虚拟试飞应用的基础上,提出了一套完整的可重配置的试飞模拟器软件构架方案,主要包括研究内容、开发环境、开发方法以及系统体系结构.依据此方案研制了一套飞行软件包,并通过虚拟试飞进行了验证.结果表明:可重配置的试飞模拟器飞行软件包克服了...     

基于CFD／CSD的大展弦比机翼气动弹性分析

大展弦比飞机在飞行过程中受气动载荷影响,其大展弦比机翼产生弯曲和扭转变形,这种弹性变形严重影响飞机的飞行性能和飞行安全,不能将此种飞机机翼当作传统的刚性机翼进行气动分析。针对一大展弦比机翼,采用气动／结构耦合分析方法,利用计算流体动力学（CFD）软件CFX和计算结构动力学（CSD）软件ANSYS联合求解,研究了在不同载荷情况下大展弦比机翼静气动弹性变形对机翼气动特性的影响。结果表明,大展弦比无人机机翼受载变形后升阻比降低,升力下降明显,阻力略有上升,机翼翼尖容易失速。     

CFD可视化研究与进展

计算流体力学（ＣＦＤ）是可视化的重要应用领域,本文以ＣＦＤ可视化的研究内容、研究方式和研究模型为出发点,详细讨论了ＣＦＤ矢量场和张量场的各种显示技术,指出了ＣＦＤ可视化中多变量数据分析和特征可视化研究的现状及其发展趋势。从中可以看出ＣＦＤ是可视化中的一个非常重要而又极富挑战性的研究领域。     

Large scale structure of the universe

The current situation with the cosmological model and fundamental constants is briefly reviewed. Here, we concentrate on evolutionary effects of large-scale structure formation, in particular, the relationship with the quasar distribution and dynamics is discussed. We argue that groups of bright quasars with few or more than dozen of members within regions l _LS(100–150)h ^–1 Mpc found atz<2 may belong to concentrations of young rich clusters of galaxies, and thus be distant Great Attractors like the local GA or the Shapley concentration. These early large-scale galactic structures (i) provide a natural way to bias the distribution of Abell clusters, and (ii) suggest that the spectrum of primordial density perturbations is nearly flat on scales encompassing both the cluster and GAs,l=k ^–1(10,100)h ^–1 Mpc: _k ² k ³ P(k) k , =1 _–0.4 ^+0.6 , whereP(k) is the power spectrum of density perturbations.     

面向全生命周期的飞机产品数据架构技术

为增强产品数据管理能力,提升飞机研发效率和质量,基于构型控制技术和飞机产品数据管理的多年实践,提出了飞机统一产品数据架构(UA-PDA)概念,并依据飞机研制生命周期过程对UA-PDA的分类、组成以及相互之间的关系进行了定义和描述,对架构管理技术和方法也进行了探讨;此项技术研究对于复杂产品研制构建统一产品数据模型,实施产品研制和服务全过程的数据协同和构型控制,具有十分重要的意义。     

Aviation data networks: security issues and network architecture

The information technology (IT) revolution, combined with people's need to access information quickly, has resulted in the explosive growth of the Internet in the past decade. Ubiquitous access to the Internet has become an essential component of a mobile workforce, and multiple mechanisms are being devised to ensure seamless connectivity to corporate resources. An integrated security framework requires careful consideration of the security features of the network within an airplane. Potentially, the aircraft could consist of three kinds of networks, namely: passenger network, crew network, and control network. The security protocol implemented must ensure a proper separation of these networks and also watch for any security protocol violations. In this paper, the authors review existing aircraft data network standards, security provisioning, and security threats associated with the aircraft data networks. In addition, the authors also analyze the security threats associated with different network architectures.