为研究卷弧式尾翼的气弹特性,基于Wagner函数,建立了卷弧尾翼在非定常气动条件下的升力及滚转力矩模型。以此为基础,针对在特定振荡频率的攻角激励作用下,不同张开角度、弦长及分布数量翼片的升力,不同安装及滚转方向翼片的滚转力矩,进行了数值仿真分析,并利用fluent仿真软件进行了建模仿真验证。结果表明升力响应幅值随着张开角及弦长的增大单调递增,不同分布数量尾翼的升力近似相等,反装反旋安装方式有效降低了尾翼滚转力矩。对于卷弧尾翼弹箭的优化设计,颤振特性分析以及锥形运动的抑制等问题具有积极意义。

建立了基于Kriging代理和递归算法的变厚度翼型气动力降阶模型,将滤波的高斯白噪声作为输入信号,采用计算流体力学(CFD)方法获得不同厚度下翼型的非定常气动力并将其作为降阶模型的训练样本。该降阶模型不仅大大提高了非定常气动力的计算效率,而且其预测得到的非定常响应的精度不低于92.01%。通过蒙特卡洛法的变厚度翼型全局灵敏度分析表明,俯仰运动是影响气动力波动的主要因素,俯仰与沉浮位移的耦合对气动力影响很小。考虑翼型变厚度时对翼面压力及分离点的影响,本文建立了压强系数的降阶模型。通过与CFD结果的对比,得到其精度为99.9995%,验证了降阶模型的正确性和有效性。

以某涵道风扇系统模型为研究对象,基于滑移动网格技术,建立了非定常气动力计算方法,并用风洞试验对其进行了验证分析。并在此基础上计算分析了影响涵道风扇系统气动特性的黏性效应、桨-涵道间隙以及桨盘位置等因素。结果表明,黏性效应代表了桨尖和涵道之间附面层干扰的大小,考虑黏性效应能够提高气动力计算的准确性;桨-涵道间隙决定了螺旋桨影响涵道的效果,间隙越小,影响越大,在涵道产生的附加拉力越大;桨盘位置则决定了进入螺旋桨的流场品质和桨-涵道间隙,合理的位置应保证涵道截面对气流的整流效果最佳且间隙符合设计要求。

本文采用风洞试验研究分离式狭缝控制下单箱梁气动力及流场特征。以Great Belt East Bridge主梁为研究对象,几何缩尺比为1125制作单箱梁模型。狭缝连接单箱梁模型的迎风和背风面风嘴。控制原理为来流从迎风面狭缝口进入狭缝再从背风面吹出,从而改变旋涡的脱落模式。试验中来流风速固定在10 m/s,对应的雷诺数为2.3×104。通过对单箱梁表面压力进行测量,结果表明本控制方法能显著降低作用在主梁上的表面压力脉动值和非定常气动力。通过对升力时程做频谱分析,发现分离式狭缝能加速单箱梁尾部旋涡脱落。采用粒子图像测速技术测得了单箱梁尾流场。结果表明控制工况上表面形成的分离涡向下方移动,尾流的宽度缩小,表明降低了作用于主梁的阻力。POD分析结果表明控制工况的前两阶模态能量占比较低,表明更多的能量被转移到高阶模态,小尺度涡结构的...

以AGARD445.6硬机翼为研究对象,发展了基于计算流体力学与模态叠加的并行流固耦合方法,计算该机翼在不同初始迎角、不同来流速度的气动弹性时域响应,结果表明初始迎角小于7°时,该机翼颤振速度随着初始迎角增加而降低;初始迎角7°~10°,颤振速度随着迎角增大而增加。在10°迎角条件建立了基于径向基神经网络的非定常气动降阶模型,准确预测不同速度、减缩频率的非定常气动力,并使用时域龙格库塔法和频域VG法预测10°迎角的颤振特性;建立考虑初始迎角输入的非定常气动降阶模型,预测机翼不同初始迎角的颤振特性。基于降阶模型的初始迎角对颤振边界影响的机理分析表明小迎角时,随着迎角的增加广义力系数幅值比增加,导致颤振速度的下降;迎角大于7°后展向涡改变了机翼表面压强分布,导致一扭广义力系数幅值比降低,从而增加该机翼颤振速度。

针对国内某型飞机失速尾旋模拟训练需求,研制了某型飞机失速尾旋模拟训练系统。系统由多通道球幕视景系统、半实物仿真座舱以及操纵力控制加载系统等组成,采用分布式仿真技术,构建了逼真的人在回路模拟训练环境。针对失速尾旋仿真,对多源气动数据进行了综合处理,构建了大迎角非定常气动力模型,采用大载荷数字电动控制加载技术进行失速尾旋交变力和抖振特性仿真,实现了人在回路的失速尾旋模拟训练。

高精度可变形机翼气动弹性分析通常采用计算流体力学(CFD)方法计算非定常气动力,然而CFD计算量大、耗时多,不便于开展气动弹性分析。本文提出一种基于气动力降阶模型的柔性后缘可变形机翼气动弹性分析方法,在保证计算精度的同时,大幅提高气动弹性分析效率。基于带外输入的自回归气动降阶分析方法建立柔性后缘可变形机翼气动力状态空间模型,与结构状态空间模型相耦合,得到整个柔性后缘可变形机翼气动弹性系统的状态空间模型,用于计算柔性后缘可变形机翼的颤振特性和阵风响应。研究结果表明,随着后缘偏角的增大,颤振马赫数相比无偏角情况有一定的提高。

深度喘振是压气机运行过程中最为恶劣的、极具破坏性的流动失稳现象,与压气机部件性能以及系统特性紧密相关。本文通过在压气机上下游采用特斯拉阀以改变系统特性,对比分析了不同特斯拉阀方案对深度喘振的影响规律和机理。研究结果表明,特斯拉阀位置不同对压气机深度喘振特性的影响不一样压气机下游采用特斯拉阀延长了深度喘振中充放气时间,降低了深度喘振频率同时增大了喘振圈大小;而上游采用特斯拉阀可贮存高温压缩流体,提升进口总温从而使压气机折合转速降低,进而降低压气机最大压升,减小了叶轮所受最大非定常轴向气动力和喘振圈的大小,有效控制了喘振强度。

当迎角较大时,小展弦比飞翼布局飞机产生了滚转方向的极限环振荡。为仿真该试验现象,文章通过建立相应的非线性气动力模型,准确描述了非定常气动力,进而以刚体运动方程模拟了风洞自由滚转试验过程。相较于传统线性化气动导数模型,该气动力模型表现出更高的建模精度,成功复现了该机的滚转自激振荡现象,展现出在大迎角非定常气动力建模方面的独特效果。最终仿真结果表明,滚转自激振荡是正负阻尼与静稳定性共同作用的结果。

近年来,非定常气动力引起的飞行失控在造成民机空难事故诸因素中名列前茅,已经成为困扰国际民用航空运输发展的一个聚焦点.大气飞行气动力环境本质上是非定常的,而迄今飞机均按定常空气动力学和线性飞行力学原理设计,这就决定了现有民机在真实飞行中必然存在飞行失控之类的安全缺陷.简要介绍近年来国内外飞行失控造成民机发生重大飞行事故的情况,着重阐述采用非定常气动力和非线性飞行力学高新技术减少飞行失控、改进现役民机飞行安全性的研究思路和主要技术途径,旨在推动我国尽快实现减少民机空难事故这一重大目标.