基于BP神经网络的翼型空气动力系数预测

提出了一种基于深度学习的翼型气动系数预测方法,有效克服了以往方法依赖翼型设计参数以及算法复杂度随预测精度的提高呈指数级增长等缺点。首先,介绍了卷积神经网络（CNN）的基本原理、网络机构以及训练方法,给出了训练样本数、批量大小、批次数量、迭代次数、循环次数的关系;其次,设计了针对翼型图像处理的CNN结构,随机选择6000个样本对该网络进行了训练;最后,对561个翼型的法向力系数进行了预测,并与部分参数法方法的预测结果进行了比较。仿真结果表明,提出的图形化预测方法具有很高的预测精度。     

考虑气动弹性的风力机叶片性能分析

采用变分渐近梁截面分析方法（VABS）精确计算旋转平面内弯曲的复合材料叶片截面特性,耦合空间一维Euler-Bernoulli梁模型,分析了不同弯曲幅度对考虑弯扭耦合特性的风力机叶片动力学性能的影响。并采用非定常叶素动量理论,考虑动态入流和动态失速模型求解叶片的气动载荷,分析了叶片前掠和后掠在相同控制策略时各风速下对气动功率的影响,以及在极端阵风条件下的气动弹性响应情况。结果表明叶片弯曲对截面特性和前几阶的固有频率的影响较小,但在扭转方向具有较大影响。同时在相同控制策略下,叶片后掠会使风力机的功率降低,但能有效降低极端阵风下的载荷波动。     

基于深度学习光流法的荧光油膜全局速度测量

针对基于先验的传统光流法存在前提条件苛刻的问题,提出使用基于深度学习的光流法进行荧光油膜全局速度测量。采用数值仿真试验对基于先验的改进HS光流法和基于深度学习的FlowNet2光流法进行对比,结果显示:在不外加干扰时,改进HS光流法和FlowNet2光流法的平均端点误差分别为0.458 7像素/s和0.381 7像素/s;在亮度变化、噪声干扰或不同的演化时间下,FlowNet2光流法的平均端点误差均明显低于改进HS光流法,平均端点误差差值最大可达5.19像素/s;风洞试验进一步证明,FlowNet2光流法能够获得正确、清晰、定量的荧光油膜全局速度场,较改进HS光流法鲁棒性更高,对风洞工程应用具有一定的参考价值。      

质量矩固体推进微纳卫星自适应反演控制律设计

为解决微纳卫星利用固体火箭推进器进行快速轨道机动时的姿态翻滚问题,提出了利用质量矩技术对卫星的俯仰、偏航通道姿态进行稳定控制。首先考虑推进剂燃烧、质量块运动等因素引起的系统质量特性参数的变化,建立质量矩固体推进微纳卫星姿态动力学模型;然后分析了推进剂燃烧、质量矩控制引入的系统模型参数不确定性、连续有界未知干扰;随后基于反演控制方法,设计了卫星姿态角和姿态角速度双回路自适应滑模动态面控制器,利用自适应算法调节控制参数估计来补偿不确定因素的影响;基于Lyapunov函数证明了闭环系统的稳定性。最后,通过数值仿真验证了控制算法的有效性。     

一种星载伞天线展开机构研究

天线展开机构使用动力绳实现天线展开和收拢过程中易出现动力绳松弛、脱槽现象。以星载高精度伞状天线展开机构为研究对象,分析天线展开机构的工作原理;利用解析法获得展开机构的运动方程,结合天线展开机构运动部件结构参数,得到天线展开过程中展开机构动力绳的松弛规律;建立以展开机构结构参数为设计变量,以动力绳松弛量最小为目标的展开机构结构优化模型,通过模拟退火法进行求解,得到优化的展开机构结构参数,通过优化前后的展开机构展开、收扰功能试验,测试了机构工作时动力绳的松弛量,验证了展开机构优化的正确性。结果表明：优化后的展开机构动力绳松弛量较优化前降低了90%,优化效果显著。     

高速空气动力学三大手段数据融合研究进展

大模型技术作为人工智能领域发展最为迅速的方向,在自然语言处理和计算机视觉等领域取得巨大成功,也在朝着赋能科学研究领域蓬勃发展,已成为空气动力学领域研究的全新手段,在指导加速空气动力实验与计算、辅助空气动力理论和知识发现等方面存在巨大潜力。本文首先对大模型进行了概述,分析了大模型的4个主要特征,并将大模型分为大语言模型、视觉大模型和科学大模型。其次,初步给出了空气动力学领域科学计算大模型的概念内涵,从流场预测、湍流建模、气动性能预测、气动外形设计等方面介绍了研究现状。然后,从模型架构、反馈对齐、大规模气动数据的生成等角度对空气动力学领域大模型的关键技术进行了深入分析和探讨。最后,对空气动力学领域大模型未来的重点发展方向,包括构建统一的预训练基础模型、融入气动知识支撑科学发现、发展领域智能体等,进行了展望。

     

小攻角下锯齿尾缘翼型噪声控制与机理分析

受猫头鹰寂静飞行能力的启发,锯齿尾缘设计被认为是一种有效的控制湍流边界层−尾缘干涉噪声的方法。本文采用隐式大涡模拟法,详细研究了嵌入式锯齿尾缘对NACA 0012翼型绕流的近场流动和噪声特性的影响,雷诺数为$9.6 times {10^4}$,远场马赫数为0.1631,攻角为4°,计算采用的非结构化网格具有约7000万的自由度。在实际计算时,为促进流动快速转捩,在直尾缘和锯齿尾缘算例的翼型表面均布置了锯齿形粗糙元转捩带。研究结果表明：相比于0°攻角状态,${4^ circ }$攻角下的噪声辐射增强,主辐射方向发生偏转,在该方向上锯齿尾缘实现了约2.5 dB的降噪,且在小攻角（4°）下,锯齿也会诱导出有利于降噪的侧边涡对结构。针对壁面压力脉动的分析表明：锯齿主要改变了尾缘附近的时空关联特性,且压力场不能直接由现有针对速度场的Taylor或椭圆近似模型定量描述;此外,锯齿在抑制尾缘噪声的同时,对翼型气动性能造成了一定损失。

     

动基座对准试验及结果分析

本文讨论了动基座对准的摇摆试验，设计了改进Ｋａｌｍａｎ滤波器，给出了试验结果和分析，得到了一些有益的结论。试验结果表明，该摇摆方案能满足某型号导弹的方位对准要求，只要将离线Ｋａｌｍａｎ滤波算法改为在线计算，即可进行方位的实时对准     

非耦合韧性断裂准则及其在航空金属材料中的应用

结构轻量化是航空航天和汽车领域的重要发展趋势,对以铝合金、镁合金和钛合金为代表的轻质高强金属材料的需求与日俱增。预测材料的损伤断裂行为是高性能航空构件成形工艺设计和服役性能评估的关键,而发展先进的韧性断裂准则是其主要途径。本文首先介绍了金属材料损伤断裂的微观机制,包括剪切和压缩应力主导的剪切型断裂、拉应力主导的拉伸型断裂及复合型断裂。回顾了韧性断裂准则的研究现状,传统非耦合韧性断裂准则的发展历程、特点和适用场合,重点论述了近年来几种典型的非耦合韧性断裂准则的特点和优势。传统的非耦合韧性断裂准则通常只考虑最大主应力或平均应力对损伤断裂的影响,忽略了偏应力的作用,不适合于低应力三轴度或复杂应力状态下的断裂行为预测;而新的韧性断裂准则综合考虑应力三轴度和罗德角参数对损伤演化的共同影响,适用于复杂的应变路径和应力状态。最后,评述了非耦合韧性断裂准则在铝合金、镁合金和钛合金等航空金属材料中的发展现状和典型应用,展望了韧性断裂准则的发展趋势和研究方向。非耦合韧性断裂准则需针对先进结构金属材料的变形特点,综合考虑应力状态、应变速率、温度及各向异性等对损伤断裂的作用,使其具有更好的普适性和预测精度。     

大展弦比机翼低速静气动弹性模型的设计、制作和风洞试验

通过弹性相似模型的风洞试验研究大展弦比机翼在弹性变形下的气动特性是研究飞机静气动弹性特性的重要手段。发展了一种静气动弹性模型低速风洞试验技术,针对某大展弦比机翼,设计、制作了缩比弹性结构相似模型,在南京航空航天大学NH03风洞进行了低速静气动特性风洞试验。详细介绍了弹性模型的各项技术和风洞试验结果,结果表明该项技术适合大展弦比机翼静气动弹性特性的研究,试验结果可作为大展弦比机翼设计的重要参考。