由于新设计的仿生海鸥无人机机翼展弦比较大,机翼的振动和变形的气动力影响明显。为此,分别采用传统CFD方法和格子玻尔兹曼流固耦合方法对平直机翼和仿生机翼进行数值模拟,结果表明采用流固耦合方法分析机翼的气动弹性优势明显。在相同的计算条件下通过气动力、流场和结构响应对比找出仿生机翼的优势和不足。

采用Fluent仿真计算了双弹丸高超声速飞行时,第1枚弹丸的飞行激波作用于第2枚弹丸产生的动力学现象,分析了激波干扰在标准大气密度和80%密度下弹丸周围气体的压强、速度、密度和温度的变化规律。仿真结果显示在干扰存在和密度ρ降低的情况下升阻比有所上升,激波阻力减小,利用弹丸自身空气动力可以达到增加散布面积的效果。

针对传统巡航导弹只有固定的气动外形,无法根据不同的弹道段飞行任务保持最佳气动性能的问题,设计了一种“剪切式掠翼”巡航导弹构型的变体飞行器。在亚声速和低超声速飞行时的外流场进行数值计算,得到变掠翼巡航导弹的气动特性参数;为获取巡航导弹在各速域下的最优掠角,采用遗传算法对变掠翼巡航导弹气动力系数进行全局寻优。结果表明结合遗传算法可以合理得出变掠翼巡航导弹在各速域下的最优掠角;在亚声速阶段,掠翼完全展开时可以获取较高的升阻比,完全展开掠翼的升力系数比完全收缩时高76%;在低超声速阶段,最优掠角迅速增大,选用较大的掠角可以有效减少飞行阻力,弹翼完全收缩的阻力系数比弹翼完全展开时低53%。结合变掠翼可以有效帮助巡航导弹在亚声速和低超声速均具有良好的气动特性,变掠翼巡航导弹有着广阔的应用前景。 ...

火箭发动机排气的气动噪声分析是降噪的基础。采用k-ε湍流模型和大涡模拟对发动机排气场进行仿真,再采用FW-H法对噪声场进行计算。对4种不同推力发动机的欠膨胀和过膨胀排气流场的仿真分析表明排气场声功率级的分布与湍流强度的分布具有相似性,且有明显边界;声功率级在射流影响区域呈现锥形分布的特征,半锥角随推力增大但变化不大,在13°~16°;正激波后的声功率最大,此外噪声强度最大的位置介于马赫数为1的界面到燃气/空气界面之间;射流欠膨胀时,最大声功率在喷管出口下游,射流过膨胀时,最大声功率在喷口附近或内部;对于推力接近的发动机排气场,其噪声声压级基本相同,与射流状态无关;随着发动机推力的增大,声功率级最大值增大不多,而高声功率级的范围扩大是噪声增大的主因;发动机排气噪声的频率范围较宽,主频随着推力增大而降低的...

动导数是关乎火箭弹动态飞行稳定性的一个重要因素,为探究不同尾翼结构火箭弹在不同飞行状态下火箭弹动导数的变化,以3种尾翼结构火箭弹为研究对象,通过仿真计算,对比分析了3种尾翼结构火箭弹的俯仰组合动导数,结果表明在小攻角范围内,攻角越大,3种尾翼结构火箭弹动态飞行稳定性越高;增加卷弧翼的数量后,卷弧翼火箭弹动态飞行稳定性提高;同时,平板尾翼火箭弹的俯仰组合动导数绝对值小于卷弧翼火箭弹,动态飞行稳定性低于卷弧翼火箭弹。

对常规兵器火箭橇试验时橇车速度影响因素进行了分析。利用火箭橇动态试验时,外测得到的橇车全弹道速度、加速度、距离和估算的橇车总质量等参数,反向计算了2种不同类型橇车的气动阻力系数。将气动阻力系数、火箭发动机推力和橇车质量等参数代入橇车弹道方程,对橇车速度、距离进行了拟合,拟合结果与实际动态试验结果吻合良好。并对某次动态试验时最高速度、最高速度时运行距离等进行了预测,预测结果与实际测试结果相同,证明了橇车气动阻力系数计算方法和研究结果的正确性。同时对不同气动阻力系数、橇车质量、滑动摩擦力和火箭发动机推力情况下的速度进行了计算,得出在音速范围内Ⅱ型橇车的气动阻力系数对其速度影响最大;发动机推力和橇车质量是影响速度的次要因素;滑动摩擦力对速度影响最小。

基于三维非定常Navier-Stokes方程和滑移网格技术,对不同尾翼倾斜角的旋转弹的气动特性进行了数值模拟,以美国陆军-海军动导数计算标模验证了该方法的计算精度。结果表明:在Mach数为0.9、1.1、1.4、1.6、2.0,转速为0.5 r/s,攻角为2°、4°条件下,随着尾翼倾斜角的增大,平均阻力、Magnus力、力矩系数呈非定比增大,平均升力、俯仰力矩系数不变,滚转力矩系数呈定比增大;压力差是产生Magnus效应的主要原因。

为了深入分析小展弦比飞翼布局气动力特性,采用了风洞试验方法对一种小展弦比飞翼布局开展了静态测力试验研究,得到了该模型的基本气动力特性。试验研究结果表明,在多次重复性试验条件下,横航向气动力出现较大的散布,其中,Ma=0.8,散布区域攻角变化范围为α=12°~28°;Ma=0.95,散布区域攻角变化范围为α=8°~16°;Ma=1.5,散布区域攻角变化范围为α=14°~16°。在重复性试验中出现这种测试值的散布,表明在该试验条件下,气动力具有明显的不确定性;在这些飞行条件下小展弦比飞翼布局可能出现横航向失稳运动。

为揭示刷式密封的迟滞规律,针对其结构特点,采用有限元方法分析了刷式密封系统动力学参数和结构工况参数之间的关系,在刷丝受力分析的基础上建立刷式密封系统质量—弹簧—阻尼等效动力学模型,研究了结构和工况参数对迟滞量、迟滞率和迟滞时间的影响规律,并进一步分析了结构参数对刷式密封迟滞特性影响的灵敏度。研究结果表明:迟滞量和迟滞率随刷丝直径的增大而减小,随刷丝长度、刷丝排列角度、后挡板保护高度的增大而增大;后挡板保护高度对迟滞时间没有影响。结构参数对迟滞量影响的灵敏度由小到大依次为后挡板保护高度、刷丝直径、刷丝排列角度、刷丝长度。将难以分析的数值模型转化为可控数值计算的研究方法,可为刷式密封的多目标结构优化研究提供一种新的研究思路。

根据气体一维准定常流动理论建立了气缸式尾翼气缸充放气理论模型,设计了φ1.8 mm和φ2.0 mm两种气孔直径的气缸式尾翼结构,仿真得到了气缸内压强和气缸内外压强差曲线,结果表明φ1.8 mm方案尾翼能够正常工作,φ2.0 mm方案尾翼存在在膛内提前张开的风险,并得到验证。