检索结果-内蒙古大学图书馆

航空动力学报 2024年

作者：何慧娴王跃宋文萍韩忠华刘松曹德松西北工业大学航空学院飞行器基础布局全国重点实验室空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室中国航空工业集团有限公司惠阳航空螺旋桨有限责任公司

螺旋桨相位控制技术是一种有效的涡桨飞机主动控制降噪方法。目前，针对该技术的研究主要依赖于理论分析和试验研究，这些方法在揭示流场细节和理解降噪机理方面存在一定的局限性。采用改进延迟分离涡模拟（IDDES）结合FW-H方程的声类... 详细信息

螺旋桨相位控制技术是一种有效的涡桨飞机主动控制降噪方法。目前，针对该技术的研究主要依赖于理论分析和试验研究，这些方法在揭示流场细节和理解降噪机理方面存在一定的局限性。采用改进延迟分离涡模拟（IDDES）结合FW-H方程的声类比方法，对某型涡桨飞机的双桨缩比模型开展了相位控制降噪研究，详细分析了不同相角差对双螺旋桨系统降噪性能的影响，并深入探讨了螺旋桨相位控制的流动机理。研究结果表明，本文采用的数值方法能够有效模拟双发螺旋桨的相位控制降噪效果。通过调整螺旋桨间相角差，在特定观测点实现了噪声水平的显著降低。以双桨桨盘平面的桨轴连线中点为例，当相角差设置为30°时，相较于0°相角差，该观测点的总声压级降低了15.37dB。该点处压力和密度脉动幅值显著减小，显示出高压区与低压区干涉相消的典型相位控制降噪特征。桨盘平面的压力脉动和密度脉动分布呈现涡旋花瓣状的辐射特征。进一步分析表明，随着双桨间相角差的增加，双桨中心连线中点处的厚度噪声和载荷噪声分量先减少后增加，在相角差为30°时达到最小值。

关键词：相位控制降噪双发螺旋桨 IDDES数值模拟 FW-H声类比相角差流动机理分析

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超声速民机机动飞行的聚焦声爆全场预测方法研究

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宇航学报 2024年第10期45卷 1538-1551页

作者：范杰韩忠华乔建领陈晴杨瀚宋文萍西北工业大学航空学院西安710072 西北工业大学环保型超声速客机研究中心/气动与多学科优化设计研究所西安710072 飞行器基础布局全国重点实验室西安710072

超声速民机在加速、俯冲等机动飞行阶段会产生强烈的聚焦声爆,其全场预测方法是当前国际上研究的热点和难点之一。由于目前无法承受全域非定常计算带来的成本,故而将聚焦声爆全场预测分为焦散计算和波形预测两部分,并在两部分之间迭代... 详细信息

超声速民机在加速、俯冲等机动飞行阶段会产生强烈的聚焦声爆,其全场预测方法是当前国际上研究的热点和难点之一。由于目前无法承受全域非定常计算带来的成本,故而将聚焦声爆全场预测分为焦散计算和波形预测两部分,并在两部分之间迭代求解得到地面聚焦位置和声爆强度。首先,通过耦合求解机动飞行航迹和声射线传播路径,发展了迭代求交点和推进求包络线两类焦散计算方法。其次,在焦散计算和近场计算加中/远场传播之间迭代求得入射波形,作为求解广义Tricomi方程的输入,发展了一套聚焦声爆全场预测方法,并自主开发了预测程序FC-Boom。最后,采用AIAA第三届声爆预测研讨会标模算例和美国SCAMP项目飞行试验算例,验证了全场预测方法和程序的正确性。该工作可作为聚焦声爆抑制和低聚焦声爆设计的基础。

关键词：超声速民机机动飞行聚焦声爆焦散计算广义Tricomi方程

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带相变气液界面Richtmyer-Meshkov不稳定性的数值模拟研究

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第10期54卷 129-146页

作者：宋家喜潘书诚西北工业大学航空学院西安710072 西北工业大学极端力学研究院西安710072 飞行器基础布局全国重点实验室西安710072

本文使用近期提出的一种带相变清晰界面方法,针对有无相变效应存在时的气液界面Richtmyer-Meshkov不稳定性问题进行了数值模拟研究,分析了单模正弦扰动界面在激波冲击下的波系结构和界面演化机制.文中首先模拟了激波冲击air/SF_(6)界面... 详细信息

本文使用近期提出的一种带相变清晰界面方法,针对有无相变效应存在时的气液界面Richtmyer-Meshkov不稳定性问题进行了数值模拟研究,分析了单模正弦扰动界面在激波冲击下的波系结构和界面演化机制.文中首先模拟了激波冲击air/SF_(6)界面以及水柱的经典算例来检验数值方法的可行性,数值模拟和实验结果总体上相吻合,表明目前的方法能够精确捕捉气液界面Richtmyer-Meshkov不稳定性发展过程中的界面流动演化特征.接下来,分别研究了三种不同马赫数激波冲击下无相变、蒸发以及冷凝共十三种工况下气液界面Richtmyer-Meshkov不稳定性的发展异同.研究表明,与air/SF_(6)界面的情况不同,由于气液界面之间存在巨大的声阻抗差异,界面不稳定性发展过程中会形成特殊的双尖钉结构.相变过程对界面变形产生的影响表现为蒸发效应抑制界面不稳定性的发展,而冷凝效应则促进界面不稳定性的发展.最后,通过比较数值模拟结果和已有的线性模型,冲击模型能够较好地预测气液界面不稳定性发展前期的线性增长,而有关后期的非线性增长阶段还有待进一步研究.

关键词： Richtmyer-Meshkov不稳定性相变激波界面相互作用

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基于空间嵌套径向基函数的高效并行网格变形方法

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航空学报 2024年第15期45卷 206-217页

作者：路宽宋文萍郭恒博叶坤王跃韩忠华西北工业大学航空学院气动与多学科优化设计研究所西安710072 中国航空工业集团沈阳飞机设计研究所沈阳110035 飞行器基础布局全国重点实验室西安710072

高效的网格变形方法可以大幅提高流固耦合数值模拟、基于高精度计算流体动力学(CFD)分析的气动外形优化设计等问题的计算效率。常规的基于径向基函数(RBF)的网格变形方法在变形控制点增多时,会引起网格变形计算量激增,而采用减少变形控... 详细信息

高效的网格变形方法可以大幅提高流固耦合数值模拟、基于高精度计算流体动力学(CFD)分析的气动外形优化设计等问题的计算效率。常规的基于径向基函数(RBF)的网格变形方法在变形控制点增多时,会引起网格变形计算量激增,而采用减少变形控制点的方法减小计算量,会带来拟合精度的损失。针对已有RBF网格变形方法计算效率与计算精度不能两全的现状,提出了一种空间嵌套径向基函数模型(SN-RBF),发展了基于SN-RBF模型的高效网格变形方法,在保证网格变形精度的同时大幅度提高了网格变形效率。发展的SN-RBF模型采用多个物理空间相互重叠的子模型代替样本点较多的径向基函数模型,大幅度缩短了径向基函数法网格变形的建模时间。鉴于其便于并行的优良特性,还发展了基于该网格变形方法的并行建模方法与并行网格变形方法,使得网格变形效率得到进一步提升。测试算例表明,建模样本点越多,网格变形效率提升越显著。其中CRM翼身组合体算例,建模效率提升高达16947倍,网格变形效率提升高达5218倍。

关键词：径向基函数空间嵌套径向基函数网格变形并行建模

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高速无人机地面变速滑跑转弯方向稳定性研究

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北京航空航天大学学报 2023年第12期49卷 3476-3488页

作者：孔德旭尹乔之宋佳翼魏小辉南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室南京210016 南京航空航天大学航空学院飞行器先进设计技术国防重点学科实验室南京210016 南京航空航天大学直升机动力学全国重点实验室南京210016

高速起降无人机地面滑跑过程中受到轮胎力、气动力、舵面力等多个非线性因素的影响,容易发生转弯失控,在地面打转甚至冲出跑道等严重事故。目前利用分岔理论分析飞机地面滑跑非线性转弯系统稳定性时,都是基于匀速滑跑的平衡态系统,无法... 详细信息

高速起降无人机地面滑跑过程中受到轮胎力、气动力、舵面力等多个非线性因素的影响,容易发生转弯失控,在地面打转甚至冲出跑道等严重事故。目前利用分岔理论分析飞机地面滑跑非线性转弯系统稳定性时,都是基于匀速滑跑的平衡态系统,无法分析加减速对非线性非自治飞机地面滑跑系统稳定性的影响。对此,提出利用达朗贝尔原理将非线性动态系统转化为等效非线性平衡态系统进行分岔特性研究。在MATLAB/Simulink中建立无人机非线性地面变速滑跑动力学模型,并基于达朗贝尔原理在系统模型中引入惯性力,将系统转化为等效平衡态系统,进而利用数值延拓法对系统全局稳定性及分岔特性进行求解,分析了无人机变速滑跑过程中加速度对无人机转弯方向稳定性的影响,并对系统出现的鞍结分岔现象、Hopf分岔现象进行分析。通过对3种典型工况下无人机的运动状态和受力进行分析,揭示了无人机地面变速滑跑转弯时发生方向失稳的本质与机理。同时,在加速度单参数分岔分析的基础上,采用开折方法,将前轮转角作为附加参数引入无人机地面滑跑动力学模型,进行双参数分岔分析,讨论了双参数组合对无人机地面滑跑方向稳定性的影响规律,并就双参数分岔过程中新出现的BT分岔、GH分岔和ZH分岔现象进行了讨论。

关键词：高速无人机地面滑跑分岔理论 MATLAB/Simulink 达朗贝尔原理

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不同偏径比S弯喷管流固耦合特性

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空气动力学学报 2024年

作者：郑海波高超何成军黄江涛舒博文西北工业大学航空学院飞行器基础布局全国重点实验室中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所

S弯喷管几何构型显著不同于传统轴对称喷管，其具有壁面曲率变化大，内部气动载荷分布不均匀程度高等特点，这导致具有薄壁结构的S弯喷管容易发生流固耦合现象。为深入探究S弯喷管的流固耦合现象及其对喷管推力性能的影响规律，本文设... 详细信息

S弯喷管几何构型显著不同于传统轴对称喷管，其具有壁面曲率变化大，内部气动载荷分布不均匀程度高等特点，这导致具有薄壁结构的S弯喷管容易发生流固耦合现象。为深入探究S弯喷管的流固耦合现象及其对喷管推力性能的影响规律，本文设计了出口斜切的不同偏径比双S弯喷管，并构建了双向流固耦合模型，通过超声速平板颤振算例验证了模型准确性。结果表明，不同偏径比S弯喷管结构场与流场之间相互影响剧烈，耦合后，喷管变形呈由内向外，整体向下的变形形式，变形量随偏径比增大而逐渐减小，最大变形位置始终出现在喷管出口下壁面中间位置。在气动性能方面，喷管沿程截面面积增大，并由初始收敛型转变为收敛-扩张型，喉道面积与偏径比近似呈线性分布，随偏径比增大而逐渐减小。流固耦合导致喷管第二S弯段与出口等直段连接处局部高速流动区扩大且向下游移动，进而使得下游压力峰值减小甚至消失。在推力性能方面，耦合后，喷管推力系数增加，推力矢量角减小，但是两者随偏径比变化趋势与未耦合工况下一致，均随偏径比增大而逐渐减小。

关键词： S弯喷管流固耦合偏径比推力系数推力矢量角

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空间站机械臂人机系统设计与验证

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宇航学报 2024年第1期45卷 35-42页

作者：朱超薛书骐胡成威王春慧吴志红李德伦谭丽芬北京空间飞行器总体设计部空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室北京100094 中国航天员科研与训练中心人因工程全国重点实验室北京100094

在充分调研国际空间站机械臂人机系统设计的基础上,结合中国空间站机械臂人机协同作业需求,建立了空间站机械臂“管理-设计-验证”全周期人机设计体系,通过人机项目规划、人机功能分配等管理要素,针对性地开展了空间机械臂人机系统详细... 详细信息

在充分调研国际空间站机械臂人机系统设计的基础上,结合中国空间站机械臂人机协同作业需求,建立了空间站机械臂“管理-设计-验证”全周期人机设计体系,通过人机项目规划、人机功能分配等管理要素,针对性地开展了空间机械臂人机系统详细设计,最后,从仿真分析、地面验证、在轨验证三大方面对人机系统进行了全要素全流程的验证,结果表明空间站机械臂人机系统设计合理,可应用于后续航天员出舱活动,保障航天员出舱活动安全、高效。研究结果将为空间机械臂人机系统设计与验证提供体系借鉴和工程指导。

关键词：空间站机械臂人机系统协同作业地面验证出舱任务

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湍流风条件下多台风力机尾流干扰控制特性研究

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风机技术 2024年第6期66卷 57-69页

作者：田尧高超王玉玲武斌严日华西北工业大学航空学院飞行器基础布局全国重点实验室

风力机的尾流效应是制约风电发展的重要因素,合理的尾流控制策略可以大幅提升风电场的总出力。同时,随着风力机向大型化发展,叶片柔性增强,叶片气弹特性向着高非线性发展,以往的对风力机叶片流固耦合特性的认知已与实际情况不符。以NREL... 详细信息

风力机的尾流效应是制约风电发展的重要因素,合理的尾流控制策略可以大幅提升风电场的总出力。同时,随着风力机向大型化发展,叶片柔性增强,叶片气弹特性向着高非线性发展,以往的对风力机叶片流固耦合特性的认知已与实际情况不符。以NREL5MW风力机为研究对象,深入研究了湍流风条件下三台共轴分布大尺寸柔性风力机的尾流及流固耦合特性。在湍流风条件下,首台风力机的尾流中定向控制对下游机组性能有显著影响。首台风力机的偏航控制虽能减少其尾流速度亏损,但对第三台风力机风速的提升效果有限。而首台风力机倾斜控制不仅能提升首台风力机的尾流控制效果,减少其结构载荷,还能将此影响传递至第三台风力机。耦合偏航与倾斜控制策略可融合两者的优点。

关键词：水平轴风力机尾流效应柔性叶片气弹特性偏航控制倾斜控制

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各向异性Kelvin泡沫胞元高径比对其流动传热特性的影响

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空气动力学学报 2024年第1期42卷 55-66,I0002页

作者：张超孔祥壮杜雁霞王娴肖光明西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室陕西省先进飞行器服役环境与控制重点实验室西安710049 空天飞行空气动力科学技术全国重点实验室绵阳621000

飞行器热管理系统中所用的高孔隙率泡沫材料具有质量轻、比表面积大等优点,孔隙尺度几何参数的优化设计对有效提升综合传热性能、降低结构质量至关重要。以各向异性Kelvin泡沫胞元为研究对象,采用混合热格子Boltzmann方法以及多GPU加速... 详细信息

飞行器热管理系统中所用的高孔隙率泡沫材料具有质量轻、比表面积大等优点,孔隙尺度几何参数的优化设计对有效提升综合传热性能、降低结构质量至关重要。以各向异性Kelvin泡沫胞元为研究对象,采用混合热格子Boltzmann方法以及多GPU加速技术,实现了同时考虑泡沫骨架导热和多胞元孔隙尺度强迫对流换热的共轭传热数值模拟。在上述基础上,分别选取了Re=10、100、1000计算条件,开展了不同胞元高径比(H/D=0.5、0.75、1.0、1.5、2.0)对其流动传热特性的影响规律研究。结果表明,在不同Re条件下,随着各向异性Kelvin泡沫H/D的减小,其泡沫内部的流动阻力及努塞尔数均增大,且随着Re的增大,对流换热的作用增强,H/D的影响也更为明显。此外,相比于流动阻力,结构传热性能受H/D的影响变化速率更大,由此造成综合传热因子(j/f^(1/3))与H/D成反比关系,即减小Kelvin胞元H/D可有效提高泡沫结构的综合传热性能。

关键词：各向异性 Kelvin泡沫流动阻力综合传热因子

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基于EMA3D的民用飞机复合材料雷击电流分析

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航空工程进展 2024年

作者：胡昊冯蕴雯陈俊宇西北工业大学航空学院飞行器基础布局全国重点实验室

复合材料具有各向异性低电导率的特性，现阶段大多飞机雷击电流仿真侧重于金属材料的研究，使得复合材料飞机雷击后整机表面电流密度分布和瞬态电流传导无法得到有效表征。为保障民用飞机复合材料雷电防护设计和分析的有效性，将铺层及... 详细信息

复合材料具有各向异性低电导率的特性，现阶段大多飞机雷击电流仿真侧重于金属材料的研究，使得复合材料飞机雷击后整机表面电流密度分布和瞬态电流传导无法得到有效表征。为保障民用飞机复合材料雷电防护设计和分析的有效性，将铺层及纤维含量等影响下的各向异性电导率矩阵引入三维时域有限差分法，分析复合材料雷击电流传导原理，并基于EMA3D仿真软件开展雷击电流分析，以某型等效复合材料蒙皮的民用飞机为对象进行多注入路径下的仿真验证。无防护措施下的结果表明：在击入点的局部区域以及机翼前后缘等尖锐部位的电流密度较大，并出现电流集中现象；自机鼻击入时电流优先沿着机身轴线方向传导，自机翼击入时优先沿着机翼前后缘的展向方向传导；瞬态电流较金属材料民用飞机存在传导滞后性。

关键词： EMA3D 复合材料民用飞机雷击电流

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