本文目的是研究和开发工程实用的高可信度数值优化设计技术,并应用于先进跨声速飞机机翼的三维气动外形优化设计。本文综合应用了自由几何变形(FFD)几何外形参数化方法、弹簧比拟非结构网格变形方法、基于RANS方程的高可信度计算流体力学(CFD)分析方法、径向基函数(RBF)代理模型方法、粒子群寻优(PSO)方法等技术,分别对NASACRM模型、航空工业设计的W2机翼模型展开了单设计点和多设计点的三维气动外形优化设计。通过对单设计点优化设计后的CRM翼身组合体、双设计点优化设计后的W2机翼模型气动外形进行详细的气动分析,发现优化后的CRM翼身组合体、W2机翼模型相对初始外形气动性能得到显著改进,证实了数值优化设计技术应用于先进跨声速飞机机翼三维气动外形设计的有效性。同时证实了开发的数值优化设计技术和工具的正确性和实用性。

将CFD技术研究引入对一种气动声源的流体数值模拟研究，利用Navier-Stokes方程和RNG湍流模型，并在转动部件与静止部件间用滑移网格技术建立交界面，进行数值模拟，再采用时域和频域分析方法对流场内压力脉动的强度和频率进行分析，并将该结果与该气动声源的试验值进行对比，证明该数值计算的可靠性。

提出了一种使用翼身融合布局载机背载火箭助推空天飞行器的概念设计及其载机平台的气动优化设计,本设计第1级是1个大型亚跨声速翼身融合布局载机,第2级是两个推进剂外贮箱,第3级是一种有翼火箭推进飞行器,空基发射相对陆基或海基发射的优势是在同等入轨质量条件下,可以大幅度减小初始发射质量,大幅度节省推进剂,显著降低发射成本,提高空天发射的便捷性,经过设计估算,可以1×106 kg量级起飞达到陆基多级火箭2×106 kg量级发射航天飞机级质量的目的,并可以重复使用。对于第3级飞行器,利用空天飞行器因其具有的高度和速度而蓄积的引力势能和动能,具有实现环球飞行量级的大航程高速无动力滑翔飞行的潜力,探索空射型助推滑翔式系统如何将这些巨大能量缓慢释放用于实现无动力远距离高空高速滑翔飞行。考虑到高超声速飞行器部分的气动优化...