超声速双翼是一种利用激波和膨胀波相互干涉以消除激波阻力的构型。然而,双翼属于单一工作状态设计,为了衡量双翼在设计点附近的稳健性,采用非嵌入式概率配置点不确定性分析方法及Sobol全局灵敏度分析方法,研究双翼在典型工况条件下不确定性扰动对气动特性波动的影响情况。分析了在马赫数和迎角满足特定正态分布的随机扰动下,双翼表面、全流场压强的分布和气动力系数。不确定性分析结果表明,下单翼翼型最大厚度区域的压力脉动是造成气动特性波动的主要原因。灵敏度分析结果表明,马赫数是对双翼气动性能影响最大的因素。

缝翼噪声是机体噪声的重要组成部分,调整缝翼结构参数可有效抑制缝翼噪声的辐射。针对典型多段翼型30P30N,首先,通过调整缝翼结构参数,如改变缝翼与主翼之间的相对位置、封闭缝翼通道等,以得到新的缝翼构型;其次,采用DDES方法计算三维瞬态流场,分析新构型下缝翼附近流场的涡量分布特性,以及利用FW-H积分方程获得远场噪声辐射的指向性和声压级分布特性;最后,通过参数对比分析,揭示缝翼辐射噪声的产生机理,并获得缝翼结构参数对噪声辐射特性的影响规律。研究结果表明:缝翼附近流场的涡量强度与缝翼噪声源有着紧密的联系;通过调整缝翼位置参数与缝翼后缘变形等方法,能有效降低缝翼前缘尖端附近流场的涡量强度,可在保持较高的升力系数的条件下,较大幅度降低缝翼噪声辐射。

针对航母尾迹对舰载机着舰过程气动特性的影响,采用嵌套网格的方法,对无人机在不同风向下的着舰过程进行了数值模拟。首先,对不同网格划分,定常和非定常计算进行了比较,发现有无附面层对航母流场结果影响不大,下滑线上定常计算的结果和非定常时均的结果类似。然后,对0°和±15°风向下的航母流场进行了分析,表明航母尾迹随风向的变化而变化。接着,对单独无人机降落的过程进行了模拟,验证了所建立的嵌套网格的可靠性。最后,对耦合航母情况下无人机的着舰进行了仿真,结果表明降落过程中飞机一直处于低动压的状态,升力和俯仰力矩变化明显,不同风向下着舰气动特性的变化也存在差异。研究结果为以后舰载机安全着舰的评估和控制提供了参考。

采用有限体积法和k-ωSST湍流模型求解雷诺平均N-S方程，使用运动壁面边界条件模拟地面的相对运动，研究了地面效应对带扰流板下偏的多段翼型气动特性的影响，并分析了地效影响下升力系数减小的原因。结果表明:随着离地高度的减小，多段翼型的升力和阻力减小，升阻比有所增大;升力系数的减小幅值随着离地高度的减小和迎角的增大逐渐增大，最大可以减小22%左右;地效影响下，主翼上表面吸力减小导致的升力系数减小幅值是下表面压力增大导致的升力系数增大幅值的3倍以上。升力系数减小原因分析表明:（1）地面效应对干净翼型升力系数的影响与迎角范围有关，在中小迎角下升力系数增大，在大迎角下升力系数减小，而多段翼型往往工作在大迎角下的起降阶段，故其升力系数在地效作用下减小;（2）扰流板下偏前后的升力系数增量随着离地高...

声学风洞开口实验段的剪切层形态对气动噪声测量及声源定位有重要影响。以平行剪切层和扩张剪切层为对象研究了剪切层的厚度、扩张角、强度等因素对声波穿过剪切层传播规律以及声源定位的影响。剪切层的流场采用自相似的速度分布来构造，声传播模拟采用带源项的线化欧拉方程，声源定位使用基于Amiet理论的波束成形技术。研究结果表明:采用高精度的数值方法可以很好模拟声波穿过剪切层产生的折射、反射等现象;剪切层厚度、扩张角和强度等的变化对使用简化对流波动方程预测的垂直入射区影响较小，对上/下游区域影响较大，这主要体现在剪切层的存在改变了声传播的相位;剪切层厚度、扩张角和强度的增加，造成声波穿过有/无厚度剪切层的声场差别增大、基于Amiet理论定位的声源相对实际声源的位置偏移量增大。

舰载螺旋桨运输机布局紧凑,发动机短舱尺寸和质量较大,受螺旋桨滑流影响显著,飞行载荷问题突出,国内设计经验仍显不足。研究了某飞机发动机短舱的气动载荷、惯性载荷、陀螺力矩等设计方法及相关的设计规范约束与全机机动仿真技术。首先通过对规范的理解和选择确定短舱飞行载荷设计范围;建立机动仿真模型,获得短舱典型载荷工况;通过CFD方法获得有、无滑流影响的短舱压力分布数据;计算、筛选短舱的设计载荷与设计载荷工况;对比有/无滑流影响的气动载荷计算结果。研究表明:短舱的设计载荷工况出现在最大法向载荷系数(n Z)下的急剧俯仰机动、设计俯冲速度(V D)下的偏航机动、最大着舰质量下的发动机最大拉力等情况中;短舱侧向以气动载荷为主;法向以惯性载荷为主,极值情况下惯性力超过气动力4倍;某些机动/状态下,螺旋桨滑流可使短舱总气...

以西北工业大学布局设计研究所设计的翼身融合布局民机构型BWB300为研究对象,对起飞状态下动力效应对其气动特性影响进行了数值模拟分析。首先,对设置进排气边界条件模拟发动机动力效应方法进行了验证。然后,通过对比分析分别安装通气短舱和动力短舱的BWB300起飞状态的数值模拟结果,研究了发动机动力效应对其气动特性的影响规律。研究结果表明:动力效应会增加构型的升阻力系数,改变其俯仰力矩系数,但不会改变气动曲线的变化趋势,通气和动力构型在最大升阻比和最大升力系数处的迎角相同。故在对BWB300飞发一体化设计分析中,使用动力短舱可获得更加精确的结果,但使用通气短舱,也可得出较为可靠的规律性结论。

针对螺旋桨气动与噪声多目标优化设计问题,采用基于非均匀有理B样条的自由曲面变形方法对全桨叶进行三维几何变形。为节省优化计算成本,将RANS方法和Hanson模型相结合预测纯音噪声,其预测精度与耦合URANS方法的FW-H方程相当。在此基础上,采用Kriging代理模型与非支配关系排序遗传算法进行优化搜索,建立了螺旋桨气动与噪声多目标优化设计框架。采用该框架对某民航客机螺旋桨进行优化设计,优化以叶片不同展向站位的翼型扭转角和弦长作为设计变量。相比基础桨叶,在功率不增加的情形下,巡航构型风洞试验状态的轴向监测点噪声值最大下降约0.25 dB,在功率略有增加的情形下,噪声降低约1 dB。

装备的安全服役和有效感知越来越重要,特别是对于一些高端装备复杂系统模块的退化状态预测和备用系统的有效订购是保障安全运行、提升服务质量、降低维修成本的关键。为此,分析了复杂系统退化的特点,提出了一种基于复杂系统退化机理的订购策略模型。基于状态空间特征矩阵建立系统退化过程模型,根据系统退化模型和备用系统随机交付时间构建复杂系统订购策略模型,该模型采用下订时刻作为决策变量。基于提出的复杂系统订购策略模型,存在一个唯一的使期望费用率最小化的最优下订时刻。最后,用实例验证了所提订购策略模型的有效性。

基于行星滚柱丝杠副（PRSM）螺纹牙载荷分布和螺纹牙受载变形关系，提出了滚柱螺纹牙的一种修形方法。采用不同的修形量分别对螺母侧和丝杠侧滚柱螺纹牙进行修形，并对修形后的螺纹牙载荷分布进行计算分析，结果表明，滚柱螺纹牙修形对接触对的栽荷分布有较大的影响，螺母侧和丝杠侧载荷分布对修形量的敏感程度不同。通过滚柱螺纹牙修形量对螺纹牙载荷分布的影响规律研究，得到了在文中所给PRSM参数下，螺母侧和丝杠侧滚柱螺纹牙修形量的最优值，可以为未来PRSM均栽设计提供理论指导。