为改善无人机承载质量性能,提出并设计了一种新型连翼式双机身气动布局,建立了基础布局和改进布局模型,基于FLUENT详细研究了两种布局的气动特性。仿真结果表明,连翼式双机身布局有较好的气动性能,巡航状态升阻比可达16以上;经过翼身融合、机头修形及前后翼连接处理等改进后,升阻性能有较大提高,迎角2°时,改进布局升力系数、升阻比分别提高了1.8%、9.1%,阻力系数降低了6.7%,且具有更好的失速性能;与基础布局相比,改进布局有效降低了迎角2°时机头位置、翼身连接处的压力分布,迎角12°时改进布局后翼未发生明显分离;初步试飞试验说明两种布局均具有较为优秀的飞行性能,有望在军民运输、救援、侦察等领域得到应用。

针对微小型弹药布局设计的现有约束问题,提出了一种新的微小型弹药布局优化方案,基于正常式布局的结构,建立弹药的三维气动模型,对微小型弹药进行流体力学仿真,研究了弹翼尺寸对弹体静稳定性的影响。为验证设计方案的可行性,利用不同的飞行条件进行模拟气动计算,得到微小型弹药的升力、阻力及俯仰力矩参数,计算了升阻比与可用过载。仿真结果表明所提微小型弹药气动布局方案满足设计要求,且具有良好气动特性和飞行稳定性,为后续设计提供一定的参考依据。

半转扇翼是基于半转机构的一种新型活动性叶轮扇翼,其叶轮运动原理不同于普通扇翼的固定叶轮,为使其在工作时获得较优的气动力,需要对不同结构参数与运动参数下的半转扇翼进行具体探究。本文通过数值计算方法对半转扇翼叶轮偏角、底槽相位与叶片数目的影响做了详细的计算与剖析,并对比分析了不同来流速度与转速对半转扇翼气动特性的影响。计算结果表明叶轮偏角是影响扇翼升推力的主要因素,其在20°~40°时取得较佳气动力效果;不同底槽前后缘开口角(φ,β)下扇翼的气动特性也有所差异,使用C(φ<β)型与U(φ=β)型底槽的机翼具有较好的综合气动特性优势;叶片数目亦对扇翼的气动力有所影响,叶片数目在10~14时足以达到半转扇翼的气动力需求。与固定叶轮扇翼相比,半转扇翼在同样转速与来流速度下能产生与之相近的气动力,从而明确了半转扇翼...

为了提高垂直轴风力机的功率系数,设计一种能将任意方向的自然水平风转变成沿环形顺时针流动的风的环形聚风装置。分析了该装置将自然风转变为环形流时风的流场。计算有效进风面积,推导了半圆柱形叶片风轮和对称翼型的功率系数公式。研究表明,在不计装置对风的加速作用和忽略轮毂半径的情况下,半圆柱形叶片风轮功率系数最大值35.6%;在给定条件下对称翼型NACA0012的功率系数最高为41.5%;装置用于H型风力机,使得风力机具有确定的攻角及良好的启动性能。

双喉道控制矢量喷管具有良好的推力矢量性能。为了进一步提高双喉道控制矢量喷管的性能,提出一种双射流双喉道矢量喷管的设计概念。在喷管的第二喉道处上壁面增加一个射流通道,给主流提供径向速度的同时也降低推力损失,既能增大推力矢量角,又能获得较大的推力系数。对该喷管二次射流设计参数进行数值模拟,结果表明二次射流流量比、入射角度都会对喷管的内部流态造成直接影响,从而影响推力矢量角、推力系数。由此方法得出的最佳推力矢量性能为最佳推力矢量角为16.5°时,相对应的推力系数为96.7%。

为研究横风作用下车-桥系统因列车运动状态差异对各子系统气动特性的影响,采用自主研发的列车-桥梁风洞试验测试系统,对横风作用下的车-桥系统进行气动特性测试。以我国目前使用最为广泛的高速铁路32 m简支梁桥和CRH2动车组为研究对象,设计缩尺比为1∶25的试验模型,分别进行静止列车和移动列车在桥上时不同风速和不同位置的气动特性测试。结果表明采用静止车-桥模型风洞试验和移动车-桥系统模型风洞试验得到的列车和桥梁气动特性之间差异明显,移动列车使得车辆与桥梁之间气动干扰增大,其气动特性将变得更为复杂。总体上,在桥梁上游轨道列车车速与风速的合成风速法仍能反映列车气动特性的趋势,但由于桥梁的干扰使得其很难在车-桥系统中完全成立。此外,尽管静态车-桥系统风洞试验展现出了更稳定的试验属性,但并不能完全揭示列车运...

以双后掠飞翼为基础外形,兼顾隐身性能,对其翼尖进行改形设计。利用数值模拟方法研究翼尖平面形状对双后掠飞翼布局纵向气动特性和纵向静稳定性的影响。结果表明剪切翼尖可以提供向前的推力、减小飞翼的阻力,提高最大升阻比,增强纵向静稳定性。不同形状的剪切翼尖影响效果不同,巡航状态下,相比于基础构型,剪切翼尖最大可以使双后掠飞翼阻力减少7.9%,最大升阻比提高11.9%,纵向静稳定裕度增加10.8%。研究结果对双后掠飞翼布局翼尖形状的选取有一定的参考意义。

针对有无车轮低风阻电动汽车模型进行数值计算,并通过对两种模型是气动力、表面压力、速度场等计算结果对比,评估了有无车轮对低风阻车型气动特性的影响。研究表明车轮的存在使得整车气动阻力增大63.8%,其中各部件的贡献从大到小依次为前轮室、车身前部、背部、车底(负贡献)、后轮室;而升力增大一倍多,主要来源于车底的贡献;流场结果显示车轮对车身的气动作用体现在车轮带来的全局阻塞和局部尾迹两种效应的综合影响;后轮及后轮导流罩产生的尾迹会导致低阻车尾部涡环强度增强,回流区长度减小,背压降低。综合气动阻力、升力、压力分布和流场对比分析,明确了车轮的存在会给低风阻车型带来较大的气动特性变化。

针对高旋制导炮弹高转速导致控制难度大的问题,设计了一种利用船尾装置进行弹体减旋控制的制导炮弹外形,减旋船尾的轴承装置与前部舱段采用非硬连接方式,能够保证弹体出膛后达到船尾减旋效果。对弹体的气动外形进行物理建模,使用GAMBIT进行非结构化网格划分,通过FLUENT软件在Spalart-Allmaras模型的基础上对非硬连接减旋船尾的制导炮弹进行气动特性仿真。仿真结果表明在500次迭代完成后,随着马赫数的升高,阻力系数的收敛值从0.1740增加到0.4665,升力系数的收敛值从0.06699增加到0.4088,力矩系数的收敛值从0.08668增加到0.6460;弹头和弹尾所受压力值随着马赫数的增加而增大,且弹头所受压力最大值为9.82e+0.5 Pa,弹尾所受压力最大值为1.71e+0.5 Pa。仿真结果表明具有减旋船尾的制导炮弹气动外形合理,所得气动参数可为减旋制导炮弹提供设计依据。

增阻离轨技术是指充分利用稀薄流气动阻力、在寿命末期航天器上展开大展收比增阻装置,从而大幅加速其轨道衰减的被动离轨技术。增阻离轨装置在稀薄流中的气动特性参数是预测离轨周期的关键参数,本文采用直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)对增阻离轨装置在稀薄流下的气动特性进行了数值预测,为后续航天器离轨动力学分析计算提供依据。