采用数值计算方法研究了超高速弹丸的气动流场特性,重点分析了弹丸再入段的气动流场特性。利用风洞试验数据验证了S-A和k-ωSST湍流模型的预测精度,计算结果表明,在法向力预测上,两种湍流模型的预测精度较高,均在2%以内。在轴向力预测上,S-A湍流模型的预测精度较高,误差约为4.6%。当弹丸以大攻角再入时,弹丸横流效应较为明显,迎风面由于激波作用使得弹丸表面压力急剧增大,而背风面形成脱落的大尺度流向涡结构,导致压力减小,其中,迎风面的压力增大对弹丸气动系数影响更大。大攻角下的弹丸气动阻力和升力系数呈现明显的非线性,阻力系数明显增大,而且弹丸的静稳定裕度也急剧降低,使得弹丸的收敛特性变差,这是引起弹丸再入段速度衰减的主要原因。

电磁发射超高速弹丸具有重要的军事应用价值。因此,采用动网格技术耦合Realizable k-ε湍流模型,对电磁发射一体化弹丸的膛内及膛口流场进行了数值计算,研究了弹丸膛内的压力/温度变化规律、膛口流场结构以及冲击波衰减规律。研究结果表明弹丸头部形成的脱体激波强度和距离与弹丸运动速度紧密相关;在弹丸出膛瞬间,膛口形成圆环型的冲击波结构,随后迅速衰减;弹丸气动分离的机理是弹丸出膛瞬间时迎风窝内外压差变化较大,形成的气动分离力将弹托锁定机构拉断。

和传统火药发射弹丸相比,电磁发射弹丸具有初速高、射程远等优势,但尾部的电枢臂槽会使弹丸部流场不再轴对称,产生独特的气动力特性。基于三维非定常Navier-Stokers方程,采用滑移网格技术,分析电磁发射弹丸的气动力特性。研究表明,对于高速旋转的电磁发射弹丸,马格努斯效应来源于激波层内流场畸变和电枢臂的迎风面积变化的共同作用;电枢臂迎风面积的周期性变化是导致气动力和力矩周期性变化的原因,马格努斯力矩在滚转角45°和135°时分别达到最小值和最大值;电枢臂槽的存在既加剧了马格努斯效应(135°时增加50%以上),又使得压心周期性前移(绝对前移量达5%),并且随着转速的增加,马格努斯力矩增加和压心前移效果越来越显著,不利于弹丸的动稳定。

颤振是一种危险的气动弹性失稳形式,舵机动刚度对舵系统的颤振特性具有不可忽视的影响,因此舵机的精确建模与仿真分析十分有必要。针对此问题,提出了一种电动舵机模块化建模方法及动刚度计算机模拟方法。以"直流电机-减速齿轮-滚珠丝杠-拨叉副"典型结构的电动伺服舵机为对象,将其分解为具备核心功能的子模块,充分考虑了实际结构中可能出现的主要非线性因素,再根据子模块之间的连接关系来搭建整体的舵机模型。基于该舵机模型,提出了利用步进正弦扫频信号激励、最小二乘法数据处理得到动刚度的计算方法,并以某舵机为算例,开展了舵机主要线性参数及非线性因素对舵机动刚度影响的研究。电动舵机模块化建模方法通用性好,便于不同舵机的拓展。电机转子阻尼、减速器的传动比以及输出轴处的阻尼对舵机的动刚度影响很大,间隙、接触刚......

作为电动飞机的一项关键技术,分布式螺旋桨推进已成为绿色航空未来发展的重要研究方向。本文以结合多参考系(MRF)的RANS方法作为气动性能分析手段,采用Kriging代理模型对分布式螺旋桨的安装位置对全机气动性能的影响进行了建模研究,并对基准构型和优选构型的流动进行了对比分析。结果表明,螺旋桨往前方移动后全机的升阻比增大;相对于原始构型,优选构型的上表面低压区面积明显增大,吸力峰明显增强,下表面的压强增大,低压区域减少,分布式电推进系统的效率得到有效提升。本文的研究能够支撑以分布式螺旋桨为动力的电动飞机的总体设计,为螺旋桨的安装提供有效参考,从而进一步提升电动飞机的经济性。

电动飞机在近海面飞行时会受到水面效应的影响,而对飞机近海面飞行气动特性的研究既可以为飞行员的训练提供必要的理论支撑,也可以为其他相关类型飞机的设计提供参考,但相关的数值研究多停留在机翼层面。本文基于STAR-CCM+软件,采用欧拉多相流模型和VOF(Volume of Fluid)法,建立了电动飞机近海面飞行的数值模拟方案,在空气域内模拟结果与风洞实验数据对比误差较小,证明了该方案的准确性。论文研究了距水面高度、迎角和海况不同时自由液面对飞机近海面飞行特性的影响。发现了当飞机高度降低时,飞机出现升力系数增大、阻力系数减小的现象,当飞机继续抵近海面时水面效应的增升效果会减小直至触水后彻底消失,升力系数要先于阻力系数发生变化。研究结果表明飞机在近海面飞行时,水面效应区有效利用的前提是必须严格控制飞行高度,离水面过低......

电动飞机作为未来绿色航空的发展方向,引起了各国的广泛关注。电动飞机大多采用大展弦比气动布局,在飞行中机翼弹性变形较大,风洞试验测试的焦点结果不能较好地反映实际飞行要求。为了确定轻型电动飞机的重心范围以及得到飞行中准确的焦点位置,以某型碳纤维复合材料电动飞机为例,建立定常直线平飞和定常盘旋机动飞行的数学模型;基于盘旋机动飞行试验获得测试数据,采用物理解算法辨识得到实际飞行的焦点,并与风洞试验测得的焦点位置进行对比。结果表明盘旋机动飞行试验辨识的飞机焦点位置要比风洞试验的结果靠前;对于展弦比较大且采用大量复合材料的电动飞机而言,在飞行过程中实际焦点位置与风洞试验结果有一定的差距,采用物理解算法辨识得到的焦点位置更接近于实际状态。

介绍某纯电动客车气动内摆门的乘客安全保护设计,包括车门防夹功能设计、车内外应急阀关闭安全保护设计及行车过程中车内应急阀安全保护设计。

随着日益突出的环境问题和能源短缺,新能源汽车特别是纯电动汽车逐渐占据越来越多的市场,早期的电动汽车考虑到成本原因大多是沿用的汽油车的车身造型,这导致了一系列诸如气动阻力高,市场竞争力弱等问题。而有针对性地对车身造型进行全新的设计以适应新能源汽车的特点则是提升汽车能源效率的关键点之一。本文先是对新能源汽车市场现状和汽车的空气动力学做了简要概括,列举了现阶段主要的车身造型和一些由于车身造型设计缺陷容易出现的问题,接着提出车身外形仿真优化的一般步骤,最后提出新能源汽车造型设计的主要方向以及每个设计方向的主要特点,主要以气动阻力和升力为评价指标来判断每个设计的优缺点,为以后的车身设计提供一定的经验。

为降低翼型的气动噪声,以某型电动水上飞机螺旋桨所使用的RAF-6翼型为研究对象,首先通过CFD/FW-H方法计算得到翼型的升、阻力系数以及气动噪声;其次使用型函数线性叠加描述翼型的几何形状;进而,为使翼型获得设计状态下较好的声学与气动性能,由翼型的气动噪声与升阻比构成优化目标,以型函数系数为变量,以保证翼型升、阻力系数变化不超过10%为约束,使用引入响应面模型的遗传算法对翼型进行降噪优化。通过优化翼型与基准翼型的对比可知,设计状态的优化翼型气动噪声声压级降低了2.17 dB,升阻比提高1.12%,且优化翼型在小攻角状态下具有较为优异的声学与气动性能。优化结果表明,该优化方法具有一定应用价值,可为螺旋桨噪声控制研究提供参考。