气动外形对无人机起着至关重要的作用,有必要对其制造外形的气动偏差进行评估。利用数字摄影测量系统获得无人机制造外形的点云数据;以机头为参考点,将测量点云数据模型与理论模型的坐标系重合,对比重合度并统计无人机制造外形与理论外形的几何偏差分布;根据点云数据进行逆向建模,获得无人机制造外形的三维模型;对无人机理论外形进行CFD计算,与其风洞试验数据进行对比,通过调整网格及计算方法,得到与试验数据相吻合的CFD计算方法;以此方法计算得到无人机制造外形的气动数据,并与无人机的理论气动力进行对比。结果表明:此评估方法能够定量地评估外形制造偏差对无人机气动特性的影响。

以子母弹药主动气动起旋离心抛撒子弹药为研究对象,采用气动/运动一体化数值模拟方法对全弹主动气动起旋过程进行动力学仿真,得到母弹主动气动起旋转速与离心抛撒开舱条件;讨论了不同滚转舵偏和前置小翼对主动气动起旋过程的影响;通过子弹药弹道仿真计算,对母弹离心抛撒子弹药的射程、散布面积和散布图形进行了对比分析。研究结果表明:尾舵偏转产生的滚转力矩是影响转速的主要因素,当来流条件和姿态角保持不变时,初始滚转舵偏与全弹转速成正比;在保持纵向操纵性能的前提下,增加尾舵展长并减少弹体表面除尾舵外的其他气动阻尼面可加快全弹的自起旋过程;通过调整母弹的初始滚转舵偏和开舱条件,可以实现子弹药散布面积与散布密度的可控调节。研究结果对主动气动起旋离心抛撒技术在子母战斗部上的应用具有一定的参考意义。

为了研究边箱叠合梁斜拉桥涡振性能及防护结构的影响,设计制作了主梁节段模型,通过风洞试验分析了影响主梁涡振性能的主要因素(风攻角、阻尼比、防护结构、主梁气动外形),提出了增设风嘴、优化防护结构高度、间断封闭防护结构、提高防护结构透风率四种改善主梁气动性能的措施。研究结果表明主梁原设计断面涡振性能较差,在25 m/s风速附近,发生了明显的竖向涡激振动;增加结构阻尼比可以降低主梁涡振幅值,但不改变其风速锁定区间;防护结构以及断面显著的钝体效应造成了主梁的气动不稳定,采用在主梁侧面安装风嘴+间断封闭栏杆或提高防护结构透风率的组合方式可以有效提高主梁气动性能,使主梁涡振性能满足规范要求。

主梁的大幅涡振一直是困扰跨海连续梁桥的主要病害之一,但对箱桁组合断面主梁的涡振研究较少。拟建的澳氹第四跨海大桥为一座变截面非对称钢箱桁组合连续梁桥,主梁宽度近50 m,且桥面附属结构呈非对称分布,气动外形极为复杂。该文采用1∶70缩尺比的跨中主梁断面节段模型风洞试验研究了澳氹四桥的涡振性能,对比分析了风攻角、紊流度、桥梁阻尼比、附属结构气动外形等因素对主梁断面涡振性能的影响。并通过将外侧栏杆、电缆箱、供水管、风障及防撞栏杆等桥面附属结构拆解,探讨了主梁涡振的原因。进一步比较了中跨跨中(L/2)及三分之一跨(L/3)两种不同断面的涡振性能差异。研究表明宽幅钢箱桁组合梁断面容易在负攻角下发生大幅涡振,且不同位置两种断面涡振性能差异显著,高耸桁架的遮挡效应对该类桥梁涡脱特性影响较大;非对称横断面形...

飞机外挂物气动优化设计包括气动外形及气动布局优化设计,外挂物气动优化设计的好坏对飞机的全机气动特性有着重要的影响。本文阐述了飞机外挂物对全机阻力系数的影响机理,再结合工程实践,利用该机理对飞机挂载组合探头进行了气动优化设计,达到了目的,有助于其他飞机挂载外挂物进行气动优化设计。

本文对高超声速情报、监视及侦察(ISR)飞机概念外形进行了初步设计。在乘波前体、中部机身、高超声速机翼以及机身尾部设计的基础上,建立了高超声速ISR平台一体化基准外形,对基准外形在设计状态和非设计状态下的气动性能进行了分析,并对概念方案满足设计需求情况进行了验证。结果表明,高超声速ISR平台气动外形在设计状态下的升阻比为4.8822,升阻特性满足设计需求,当升力等于2.0×105N时,阻力小于4.2×104N。高超声速ISR平台基准构型在设计状态下的气动性能比较稳定,在研究的非设计范围内,气动系数随飞行马赫数和高度的变化都不大,具有在广域宽速范围内工作的能力。

为了研究高速电梯轿厢的气动外形设计对气动噪声的影响,采用Transition k-kl-omega模型分析了3种轿厢外形与气动噪声的关系,研究了高速电梯轿厢及其上下两端分别安装锥形整流罩和拱形整流罩时,轿厢周围流场与气动噪声特性以及整流罩对轿厢气动噪声的影响。利用Fluent软件对轿厢高速运行产生的流场进行了仿真,获得了轿厢表面的空气流速和静压力。仿真结果表明拱形整流罩相比于锥形整流罩气动性能好,风噪消减效果更显著,同时,给出了整流罩拱顶高度的优化值,为高速电梯整流罩的设计提供了有益参考。

随着运行速度的提升,高速列车对气动外形的要求也越来越高,追求性能优异、美观大方的气动外形是新型高速列车研发的一个重要方向.基于当前高速列车外形研发的思路,可以将气动外形优化概括为基于流场机理的改型优化和基于优化算法的外形优化两类.本文简要回顾了当前国内外在这两类优化途径上的系列工作,着重介绍了作者所在团队近年来做过的一系列气动外形优化工作.在基于流场机理的改型优化上,着重从“和谐号”和“复兴号”这两款主力车型的外形研发上探讨其改型优化的思路,主要探讨了空调导流罩、受电弓平台、风挡和转向架裙板几类对列车阻力影响较为明显的部件的优化设计,并介绍了其相对于上一代车型在气动性能上的提升.基于优化算法的外形优化方法,则因循气动外形优化流程,在列车外形已经具有较好性能的基础上,以高速列车...

为优化某飞行器气动外形结构,基于商业软件ANSYS/FLUENT进行网络建模、飞行器流场模拟、气动数据分析,求解出飞行器在0~20°攻角范围内的升力系数和阻力系数。将计算结果同试验数据进行对比,结果表明,升力系数和阻力系数同试验基本一致,说明采用FLUENT建立该模型进行飞行器气动计算方法可行,可为飞行器外形优化提供参考。

以某大跨人行悬索桥为例,利用ANSYS建立了有限元模型,并进行了动力特性分析.再根据德国《人行桥设计指南》(EN03-08)的行人交通级别,按照不同工况的静态均布人群密度(μ)将人体模型布置在节段模型上,以设计人-桥系统的节段模型,并通过测力和测振的风洞试验获得了不同μ的静力三分力系数和气动导数,进而研究了μ对大跨人行悬索桥的静力三分力系数(阻力系数CD、升力系数CL和扭矩系数CM)和气动导数[Hi*、Ai*(i=1,2,3,4)]的影响.结果表明1)随着行人数量的增加,CD和CM都逐渐增大,CL则逐渐减小;2)人群密度对直接气动导数(H1*、A2*、A3*、H4*)和间接气动导数(A1*、H2*、H3*、A4*)的影响都十分显著;3)静态均布人群在改变了主梁的气动参数后,会显著影响大跨人行悬索桥的侧向和扭转的抖振响应.