传统扑翼飞行器模型中机翼多数是二维刚性翼,且上扑、下扑过程完全对称。为进一步改良扑翼机气动特性,利用近似柔性思想,建立多段式机翼,达到近似柔性效果,加入急回特性,延长了下扑时间;并在原有扑动、扭转两个运动的基础上加入弯曲折叠运动,提出了一种“扑动-扭转-弯曲折叠”三维模型;将建立的模型导入Xflow,改变扑翼机模型的运动参数,对扑翼飞行器模型进行气动仿真,得出了多段翼多自由度扑翼飞行器升力系数、推力系数与来流速度、扑动频率、机翼初始迎角、内翼扑动幅值之间的非线性关系。

以周向均布四组共轴单元组成的八旋翼飞行器为研究对象,采用计算流体力学的方法,通过商业软件FLUENT对整机飞行器进行数值模拟研究,得到旋翼附近流场的涡流粘度云图、压力云图和流线图.由结果分析可知,采用单相流模型及Spalart-Allmaras湍流模型可以有效地模拟该共轴八旋翼在工作转速下的气动特性.当旋翼旋转时,靠近旋翼壁面的流速明显变快,并在旋翼横截面曲率最大处达到最大值.由于上旋翼尾迹的影响,压差大的区域主要集中在旋翼桨尖附近,此时流线分布也表明共轴上下旋翼之间以及相邻共轴旋翼单元之间存在强烈的气动干扰,这部分干扰可能有利于提高整机升力.

在高速列车车身长度保持一定的情况下,不同长度的车头会对列车整体的气动特性(阻力、升力)、列车表面噪声源分布变化、远声场特性(A计权声压级、脉动声压、声场频率等)造成不同的变化。进行三维建模之后,宽频噪声模型采用RNG k-epsilon模型做定常计算,FW-H声学模型采用大涡模拟(LES)模型进行瞬态计算,对时速为350km·h-1,5~13m不同长度车头的高速列车简化模型进行数值模拟,分析气动特性和声场特性。结果表明:高速列车的整车阻力随车头长度增加先呈现减小趋势,当车头长度达到13m时整车阻力开始增大;高速列车远场声压级随车头长度的增加呈现增加态势。综合阻力与远场声压级随车头长度的非线性变化规律,在高速铁路简化模型下最佳车头长度为9m,可保证在减小行车阻力同时控制噪声对环境的污染。研究结论可为高速列车的减阻降噪提供参考。

发展移动车辆模型风洞试验系统是考虑运动车辆和桥梁间相互气动影响的有效方法。利用中南大学风洞实验室低速试验段壁面预留的轨道安装接口,研制一套U形滑道系统实现模型车辆的移动,该系统通过势能和动能的相互转换实现模型车辆的加速和减速,而无需复杂的专用加速和缓冲装置;车辆置于滑道不同高度可获得不同的滑动速度,因而能方便地改变模型列车滑动速度;由于U形滑道加速段置于风洞外,该系统能最大限度地利用风洞试验段,保证有效试验段长度。为测试移动车辆的气动力及保证测试结果的精度,开发一套无线风压测试系统,初步对比结果表明:该系统能满足车-桥系统气动特性的测试需求。

针对高湿、寒冷地区覆冰造成机组出力减少的问题,以NREL S809二维翼型及某型300k W风力机三维风轮为研究对象,采用计算流体力学(CFD)数值仿真方法,结合覆冰粗糙度模型,研究分析覆冰粗糙度对风力机叶片气动性能的影响规律。计算结果表明:对于改变翼型气动外形较小的覆冰,二维翼型的气动性能随着覆冰粗糙度大小、覆冰相对宽度的增加而降低,随着攻角的增加影响变大;对于改变翼型气动外形较大的覆冰(雾凇或雨凇),雨凇覆冰的破坏作用更大,但雾凇覆冰翼型受覆冰粗糙度影响更大;叶片覆冰导致三维风轮气动性能降低,在大风速下更为显著;随着覆冰粗糙度大小的增加,三维风轮输出转矩和轴向推力降低,且随着风速的增加,降低程度变大。该文的计算结果对覆冰地区风电场运行及机组性能评估有一定的参考价值和借鉴意义。

在国家重点研发计划"数值飞行器原型系统开发"(2016YFB0200700)的支持下,超大规模气动弹性数值模拟软件的开发工作已经正式进入实施阶段。本文简要介绍了软件的研制进展情况,主要包括超大规模结构网格生成技术、基于超大规模结构网格的动网格技术、超大规模气动弹性数值模拟软件的确认以及下一步研究工作计划等方面。实现了百亿量级高质量静态结构网格生成及数值模拟,十亿量级结构网格的高质量自动变形;开展了超大规模气动弹性数值模拟软件静态结构网格生成、结构网格自动变形、气动/结构数据传递等主要功能模块的并行效率与并行一致性测试工作;结合CRM机翼/机身/平尾构型和AGARD445.6机翼两个典型三维静气动弹性问题和颤振问题,通过与相应试验结果的对比,开展了千万量级网格规模气动弹性数值模拟软件的确认工作。

本文通过CATIA建立实体模型和Patran有限元模型,用MSC.Nastran进行后处理分析,将失速改出伞对机体结构的影响进行强度评估,并对改装前后飞机气动特性的影响进行对比分析.

针对提高工业汽轮机排汽缸气动性能、改善流场、降低流动损失问题,采用数值仿真方法对一种铸造式工业汽轮机排汽缸进行了详细研究与分析。揭示了工业汽轮机排汽缸内部的流动机理与气动特性,提出了工业汽轮机排汽缸内的典型流场结构;提出了一种表征排汽缸气动性能的热力计算方法,并与西门子公司的实验修正数据曲线进行了对比分析;为逼近排汽缸真实状态下的入口条件,将工业汽轮机三级低压级叶栅与排汽缸进行了联合计算,同时对比分析了排汽缸中肋板等附加结构对气动性能的影响。研究结果表明:多元的旋涡运动是造成排汽缸流动损失的重要方面,排汽缸内部的附加结构会恶化流动,而合理的肋板布置会改善排汽缸出口流场。

低雷诺数和非定常气动特性是微型飞行器有别于常规飞行器的主要特点。首先简要介绍了飞行雷诺数的含义,并从低雷诺数的附面层特性和其对气动力的影响两方面分析了雷诺数对气动特性的影响,并给出了两种低雷诺数微型飞行器的空气动力学计算方法。接着分析了固定翼、旋翼、扑翼三类微型飞行器的非定常运动特征,重点介绍了仿生扑翼微型飞行器的非定常运动及其实现途径。然后介绍了旋翼气动力简化计算方法、非定常空气动力计算的N-S方程数值方法,并给出了低雷诺数非定常气动设计软件和应用案例。最后,提出将人工智能的方法引入微型飞行器控制系统势在必行,这将是飞行器自主感知,最终解决控制问题的重要途径。

目的:分析研究滑雪板夹角对跳台滑雪飞行阶段气动特性的影响。方法:建立精细化三维几何模型与网格模型,采用部分时均(partially averaged Navier-Stokes,PANS)湍流模型对气动特性进行计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟,获取不同滑雪板夹角下(24°、28°、32°、36°和40°)力和力矩、压力分布以及流场形态。结果:1)总升力与总阻力、升力系数与阻力系数、总力矩与滑雪板力矩均随滑雪板夹角增大先减小后增大最后小幅减小,但总升阻比基本保持不变,总体呈略微下降趋势;2)滑雪板升力随滑雪板夹角增大呈现单调递增的趋势,而滑雪板阻力随滑雪板夹角增大先减小后增大;3)滑雪板正面压力分布规律基本相同且比较均匀,而滑雪板背面下半部分压力随滑雪板夹角变化比较明显;4)运动员身后以及滑雪板身后的流场形态主要以回流涡形式出现,滑雪板背面回流涡...