机翼鼓包减阻技术及静气动弹性影响分析

发布时间：2017-10-06 19:02

  本文关键词：机翼鼓包减阻技术及静气动弹性影响分析

  更多相关文章： 鼓包 Isight优化软件 进化策略算法 超临界翼型 机翼 减阻 静气动弹性

【摘要】：近年来,民用飞机采用超临界机翼来提高阻力发散马赫数,但这并不能消除激波的产生。鼓包作为一种激波控制技术,通过在翼型和机翼上表面加装鼓包,可以改变翼型和机翼的局部外形,使气流在鼓包位置受到局部压缩,削弱激波的强度,从而实现减阻。本文以Isight优化软件和进化策略算法为基础,集成自编鼓包外形生成程序、网格生成软件Gridgen和流场仿真软件Fluent,搭建了一个鼓包优化设计平台。通过该平台对超临界翼型和机翼加装鼓包的减阻特性进行数值研究,研究结果表明:翼型加装优化的二维鼓包后具有很好的减阻效果,虽然不能改变升阻特性下降的趋势,但相对干净翼型有了很大提高,并且流动分离现象也得到延缓甚至抑制;三维鼓包具有展向特性,这种特性不仅适用于直机翼也适用于后掠翼,机翼加装优化的三维鼓包后能改善来流方向的流动,减小机翼的阻力,但同时也会对展向流动产生影响。来流马赫数和迎角的变化对鼓包高度和鼓包位置的影响较大,而对鼓包长度和鼓包顶点的位置影响较小,鼓包长度常常取得最大值,鼓包顶点位于鼓包中心附近。鼓包展向长度对来流情况不敏感。该平台通用性强,优化过程无需人工干预,结果可靠。本文采用柔度法和迭代法研究鼓包对机翼静气动弹性的影响,研究结果表明:初步设置的三维鼓包对机翼的静变形影响较小;机翼静变形后,鼓包仍然具有减阻效果。
【关键词】：鼓包 Isight优化软件 进化策略算法 超临界翼型 机翼 减阻 静气动弹性
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V211.47
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-11
• 注释表11-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 研究背景及意义13-16
• 1.2 国内外的研究发展概况16-18
• 1.3 本文的研究工作18-19
• 第二章 气动力计算方法19-27
• 2.1 引言19
• 2.2 控制方程19-21
• 2.3 空间离散21-22
• 2.4 通量项计算22
• 2.4.1 对流通量项计算22
• 2.4.2 粘性通量项计算22
• 2.5 时间离散22-24
• 2.5.1 五步Runge-Kutta显式时间推进22-23
• 2.5.2 隐式时间推进23-24
• 2.6 边界条件24
• 2.7 湍流模型24
• 2.8 本文计算方法的安排24-25
• 2.9 Fluent数值模拟算例25-26
• 2.10 本章小结26-27
• 第三章 鼓包优化设计平台的建立27-37
• 3.1 网格生成软件27
• 3.2 流场求解软件27-28
• 3.3 优化设计软件28-31
• 3.3.1 仿真流程集成28-29
• 3.3.2 参数研究和设计优化29-31
• 3.3.2.1 优化设计29-30
• 3.3.2.2 实验设计30-31
• 3.3.2.3 代理模型31
• 3.3.2.4 质量工程31
• 3.3.3 流程执行自动化31
• 3.4 优化方法31-34
• 3.4.1 进化策略的基本原理31-32
• 3.4.2 进化策略的基本技术32-34
• 3.4.2.1 问题的表达32-33
• 3.4.2.2 初始群体的产生33
• 3.4.2.3 适应度计算33
• 3.4.2.4 突变33
• 3.4.2.5 选择33
• 3.4.2.6 终止33-34
• 3.4.3 进化策略的表述34
• 3.5 鼓包优化设计平台的建立34-36
• 3.5.1 造型模块35
• 3.5.2 网格生成模块35-36
• 3.5.3 流场求解模块36
• 3.5.4 优化计算模块36
• 3.6 本章小结36-37
• 第四章 超临界翼型鼓包优化37-47
• 4.1 二维鼓包的外形37
• 4.2 二维鼓包的减阻原理37-38
• 4.3 二维鼓包的生成38-39
• 4.4 二维鼓包的优化计算39-46
• 4.4.1 优化设计平台在不同来流马赫数下的应用和分析41-44
• 4.4.2 优化设计平台在不同迎角下的应用和分析44-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第五章 机翼鼓包优化47-60
• 5.1 三维鼓包的外形47-48
• 5.2 三维鼓包的减阻原理48
• 5.3 三维鼓包的生成48-49
• 5.4 三维鼓包的优化计算49-59
• 5.4.1 直机翼49-54
• 5.4.1.1 优化设计平台在不同马赫数下的应用和分析49-52
• 5.4.1.2 优化设计平台在不同迎角下的应用和分析52-54
• 5.4.2 无限展长后掠翼54-56
• 5.4.3 M6机翼56-59
• 5.5 本章小结59-60
• 第六章 鼓包机翼静气动弹性影响分析60-68
• 6.1 鼓包优化设计平台在某客机机翼上的应用60-63
• 6.2 鼓包对机翼静气动弹性的影响63-67
• 6.2.1 网格生成63-64
• 6.2.1.1 静态网格生成63
• 6.2.1.2 变形网格生成63-64
• 6.2.2 柔度法静气动弹性计算64-65
• 6.2.2.1 柔度矩阵插值64-65
• 6.2.2.2 迭代法静气动弹性计算65
• 6.2.3 结果与分析65-67
• 6.3 本章小结67-68
• 第七章 总结与展望68-70
• 7.1 本文的主要工作和结论68
• 7.2 本文的不足和展望68-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文74

【参考文献】

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本文编号：984448