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翼身融合布局平面参数对变弯度减阻特性分析
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作者 王雨桐 刘悦 +3 位作者 王浩 杨体浩 刘红阳 周铸 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第2期525-545,共21页
变弯度技术能提升飞行器气动性能,与翼身融合(BWB)布局相结合可进一步增强其气动优势。但无尾BWB仅靠后缘舵面配平,纵向力臂短,配平阻力惩罚大,因此进行BWB后缘变弯度设计时需充分考虑配平阻力损失。针对无尾BWB,考虑平面参数对后缘舵... 变弯度技术能提升飞行器气动性能,与翼身融合(BWB)布局相结合可进一步增强其气动优势。但无尾BWB仅靠后缘舵面配平,纵向力臂短,配平阻力惩罚大,因此进行BWB后缘变弯度设计时需充分考虑配平阻力损失。针对无尾BWB,考虑平面参数对后缘舵面配平能力的影响,基于全局优化方法研究了不同机翼后掠角和机翼位置的BWB构型上后缘变弯度技术的减阻原理和作用效果。结果表明:在不同升力系数下,配平阻力损失都显著减小变弯度技术的减阻收益。BWB平面参数通过影响激波强度与配平能力,左右变弯度技术的减阻收益并影响舵面偏转角度。相比于基准构型,增大后掠角会使得小升力系数下减阻收益增加、大升力系数下降低;而机翼位置靠前,则会使得不考虑力矩配平时减阻收益增加、考虑力矩配平时阻收益降低。工程上进行无尾飞行器后缘变弯度设计时,应综合考虑后缘变弯度的减阻收益以及变形所需的舵面偏转角度。 展开更多
关键词 翼身融合布局 变弯度机翼 减阻 配平特性 优化设计
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可变弯度翼身融合布局气动特性分析与设计 被引量:2
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作者 王雨桐 蓝庆生 +2 位作者 周铸 杨体浩 宋超 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1292-1307,共16页
变弯度机翼在提高常规布局客机气动特性方面有较大的潜力,但也会引起全机俯仰力矩变化,考虑翼身融合布局飞行器力臂短、配平阻力较大的特点,研究变弯度技术在翼身融合布局飞行器上的减阻收益与配平惩罚。从工程实际出发,采用基于舵面偏... 变弯度机翼在提高常规布局客机气动特性方面有较大的潜力,但也会引起全机俯仰力矩变化,考虑翼身融合布局飞行器力臂短、配平阻力较大的特点,研究变弯度技术在翼身融合布局飞行器上的减阻收益与配平惩罚。从工程实际出发,采用基于舵面偏转的方式实现后缘变弯度并对比分析不同展向位置处舵面的配平能力;然后利用全局优化方法开展变弯度气动减阻优化设计;最后对变弯度设计空间进行探索。结果表明:随着升力系数的改变,产生配平阻力最小的舵面位置也会发生变化。当不考虑俯仰力矩配平约束时,采用变弯度技术至多可以获得4.62%的减阻收益;在考虑俯仰力矩配平约束后,相比于采用中央体后缘舵面配平,采用变弯度技术至少能够减小2.4×10^(-4)的配平损失。不同升力系数下,变弯度的舵面偏转组合方式存在明显差异,小升力系数下,多个舵面负偏的变弯度组合有利于减阻并增加抬头力矩;而大升力系数下则是通过多个舵面正偏的组合实现减阻,但会导致低头力矩增加。基于多舵面组合偏转的变弯度减阻收益与力矩惩罚评估,能为工程上设计可变弯度翼身融合布局飞行器提供参考。 展开更多
关键词 翼身融合 后缘变弯度 气动特性 优化设计 代理模型
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考虑静气动弹性影响的客机机翼气动/结构一体化设计研究 被引量:9
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作者 杨体浩 白俊强 +2 位作者 辛亮 孙智伟 史亚云 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期598-609,共12页
针对跨声速客机气动/结构一体化设计问题,建立了考虑静气动弹性影响的气动/结构一体化优化设计方法,并针对现代跨声速民用客机开展了气动/结构一体化设计研究。数值评估选择全速势方程加附面层修正,气弹分析采用基于RBF插值技术的松耦... 针对跨声速客机气动/结构一体化设计问题,建立了考虑静气动弹性影响的气动/结构一体化优化设计方法,并针对现代跨声速民用客机开展了气动/结构一体化设计研究。数值评估选择全速势方程加附面层修正,气弹分析采用基于RBF插值技术的松耦合分析方法,优化方法使用改进的微分进化算法。通过对CRM和DLR-F6标模进行计算并与实验数据对比,验证了采用的气动数值评估手段和静气动弹性分析方法可靠性。利用建立的优化设计方法对跨声速客机机翼进行了分别以扭转角分布和剖面翼型为设计变量的考虑静气动弹性影响的气动/结构一体化设计,航程分别提高了5.63%和3.05%。航程的提高主要得益于机翼的载荷分布和结构厚度分布的改变,以扭转角分布为设计变量的优化设计以2.56%的结构重量损失获得了6.53%的升阻比的提高,以剖面翼型外形为设计变量的优化重量减小了3.56%同时升阻比提高了1.53%。 展开更多
关键词 多学科 空气动力学 结构 全速势方程 微分进化算法 静气动弹性
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基于能量观点的混合层流优化设计 被引量:8
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作者 史亚云 郭斌 +3 位作者 刘倩 白俊强 杨体浩 卢磊 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1162-1174,共13页
为了合理地在混合层流设计中减小阻力,降低能量消耗,利用吸气控制功率消耗与阻力、吸气速度的关系式,建立了考虑以吸气功率最小为优化目标的优化设计方法。该优化设计方法采用了自由变形(FFD)参数化方法,紧支型的径向基函数(RBF)动网格... 为了合理地在混合层流设计中减小阻力,降低能量消耗,利用吸气控制功率消耗与阻力、吸气速度的关系式,建立了考虑以吸气功率最小为优化目标的优化设计方法。该优化设计方法采用了自由变形(FFD)参数化方法,紧支型的径向基函数(RBF)动网格技术,改进的微分进化(DE)算法,以及耦合基于eN转捩预测的RANS流场高精度求解器。针对25°后掠角的跨声速无限展长后掠翼,进行了以阻力最小为优化目标的均匀吸气和以功率消耗最小为优化目标的分布式吸气的混合层流优化设计。优化结果表明,基于能量观点的优化结果在雷诺数10×10~6下可以达到均匀吸气的阻力收益,相比初始构型,阻力降低了29. 1%,上下翼面转捩位置分别推迟了18%和15%弦长,功耗降低了1. 7%;而在雷诺数20×10~6状态下,相比初始构型,阻力减小了41. 3%,比均匀吸气阻力优化结果提高了4. 5%,上下翼面转捩位置分别推迟了52%和14%弦长,功耗降低了8. 14%。优化结果表明,建立的基于能量观点的混合层流优化方法是可行的。 展开更多
关键词 气动优化设计 层流转捩 主动控制 混合层流控制(HLFC) 能量消耗
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基于FFD技术的民用运输机翼尖装置设计研究 被引量:2
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作者 李宇飞 白俊强 +2 位作者 郭博智 杨体浩 何小龙 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期533-539,共7页
首先探究了融合式翼梢小翼倾斜角、高度以及安装角对民用运输机气动特性的影响。然后基于多区域自由变形(FFD,free form deformation)技术、拉丁超立方取样方法(LHS,latin hypercube sampling)、Kriging代理模型以及改进的粒子群算法构... 首先探究了融合式翼梢小翼倾斜角、高度以及安装角对民用运输机气动特性的影响。然后基于多区域自由变形(FFD,free form deformation)技术、拉丁超立方取样方法(LHS,latin hypercube sampling)、Kriging代理模型以及改进的粒子群算法构建优化设计系统,对融合式翼梢小翼应用优化系统,通过对FFD控制体框架的合理布置,实现了多个控制框架对融合式翼梢小翼的自由变形参数化设计。优化设计结果表明,设计后的融合式翼梢小翼较原始构型减阻效果有明显改善。并通过与"翼尖延伸"、"涡扩散器"和"双叉弯刀"等3种翼尖装置进行调参对比分析,得出一些对翼尖装置设计具有参考价值的结论。 展开更多
关键词 民用运输机 翼尖装置 FFD 技术 粒子群算法 KRIGING 代理模型
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飞行器圆柱类部件的气动外形参数化方法 被引量:1
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作者 何小龙 白俊强 +2 位作者 李立 杨体浩 张煜 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1027-1036,共10页
通过增加坐标转换步骤和虚拟框策略,得到适用于圆柱形物体的cylindrical free-form deformation(CYFFD)参数化方法,既可用于轴对称物体,也可以用于非轴对称物体。CYFFD可捕捉圆柱类物体独特的周向和径向变形特点,并能够保证框边界处曲... 通过增加坐标转换步骤和虚拟框策略,得到适用于圆柱形物体的cylindrical free-form deformation(CYFFD)参数化方法,既可用于轴对称物体,也可以用于非轴对称物体。CYFFD可捕捉圆柱类物体独特的周向和径向变形特点,并能够保证框边界处曲面的导数和曲率连续。首先,通过使用坐标转换方法可在圆柱坐标系下实现沿周向和径向的变形。其次,由于圆柱形物体的精细外形设计需要,需要布置为首尾相连的贴近物面的控制框,这种布置形式会导致在圆柱周向出现框的边界与曲面的相交,难以保持曲面在控制框边界处的导数连续性,因此引入虚拟框方法并选取一些控制点作为虚拟的控制框点,从而保持导数和曲率连续。使用圆柱外形示例对比了CYFFD和传统方法的变形能力、框边界处的曲率连续特性。机身头部参数化示例表明CYFFD可以和传统FFD协同使用从而实现复杂的变形目的。短舱变形示例和外形拟合示例表明CYFFD可以用于复杂非轴对称圆柱曲面。圆柱头部优化算例表明CYFFD用于优化设计能够得到良好的优化结果,将之用于圆柱类外形的参数化和优化设计中具有实用价值。 展开更多
关键词 气动优化设计 参数化 自由型面变形 圆柱自由型面变形 发动机短舱 高铁
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一种针对带参数非定常问题的非嵌入式降阶模型
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作者 王晨 白俊强 +2 位作者 Jan S Hesthaven 邱亚松 杨体浩 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期834-842,共9页
对于带参数问题的非线性系统,采用基于本征正交分解方法(POD)的2层本征正交分解方法(two-level POD)提取系统的空间、时间特征模态,再利用最小二乘法配合径向基函数(RBF)法预测模态的投影系数,建立了一种预测过程不依赖于系统所用控制... 对于带参数问题的非线性系统,采用基于本征正交分解方法(POD)的2层本征正交分解方法(two-level POD)提取系统的空间、时间特征模态,再利用最小二乘法配合径向基函数(RBF)法预测模态的投影系数,建立了一种预测过程不依赖于系统所用控制方程的非嵌入式降阶模型。为了降低径向基函数法对核函数中经验参数的依赖和提高数值稳定性,用引入QR变换等数学手段构造的RBFQR取代标准RBF方法来预测拟合系数。在一维Burgers方程和驱动腔内流算例中,此非嵌入式降阶模型在获得适当的快照数据后,能精确快速地预测和复现参数域内任一点的非定常流场。 展开更多
关键词 非嵌入 2层POD 径向基函数 QR分解 驱动腔
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