基于非定常涡格法的扑翼飞行器气动特性优化 被引量：3

1

作者 贺红林 周翔 +1 位作者 朱保利 余春锦 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期74-79,共6页

旨在为柔性扑翼飞行器的翼面选型与设计提供一定依据,研究其气动优化。建立了扑翼的非定常涡格法(UVLM)尾涡模型;采用面向对象的编程技术对该模型进行求解并引入GPU流式编程技术实现了UVLM并行计算,使其执行效率提高了3倍;以升力和推力... 旨在为柔性扑翼飞行器的翼面选型与设计提供一定依据,研究其气动优化。建立了扑翼的非定常涡格法(UVLM)尾涡模型;采用面向对象的编程技术对该模型进行求解并引入GPU流式编程技术实现了UVLM并行计算,使其执行效率提高了3倍;以升力和推力的最大化为目标,并采用模式搜索法对扑翼的扑动与俯仰运动相位差、扑动频率与柔性扭转角以及翼面结构进行了优化。结果显示,要获得尽可能大的气动推力,翼面应设计成倒梯形且其外翼段应具较大面积,要使升力最大化则需将翼面设计成正梯形布局并应使内翼段面积较大;为进一步提高FMAV推力,应在增大扑动频率的同时适当减小翼面的柔性扭转角。研究表明,内嵌UVLM的模式搜索法可望成为FMAV气动优化的一个重要工具。 展开更多

关键词 扑翼飞行器 尾涡模型 非定常涡格法(uvlm) 模式搜索法 气动优化

在线阅读 下载PDF 职称材料

采用涡格法和面元法预报吊舱推进器非定常水动力性能(英文) 被引量：7

2

作者 马骋 钱正芳 +2 位作者 陈科 蔡昊鹏 庄光宇 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期1035-1043,共9页

文章发展了一种预报吊舱推进器非定常水动力性能的数值方法。该方法分别基于涡格法和面元法对螺旋桨叶片和吊舱进行计算。螺旋桨工作在船体和吊舱包后的非均匀来流中,其对吊舱包和支架的非定常诱导速度在文中进行了时均处理。用该数值... 文章发展了一种预报吊舱推进器非定常水动力性能的数值方法。该方法分别基于涡格法和面元法对螺旋桨叶片和吊舱进行计算。螺旋桨工作在船体和吊舱包后的非均匀来流中,其对吊舱包和支架的非定常诱导速度在文中进行了时均处理。用该数值方法分别预报了有无船体情况下的四叶桨吊舱推进器水动力性能,并通过与空泡水筒的推力、扭矩实验数据相比较,验证了数值方法的有效性。该文还基于数值结果讨论了吊舱对于螺旋桨非定常力和力矩的影响,说明吊舱包—支架单元所诱导的伴流对螺旋桨受力是有较大影响的。 展开更多

关键词 吊舱推进器 非定常性能 涡格法 面元法

在线阅读 下载PDF 职称材料

适合于柔性结构扑翼飞行器的空间非定常涡格法 被引量：9

3

作者 余春锦 昂海松 +2 位作者 陈青 张敏 张莉 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期451-455,共5页

推导了新的基于空间非定常涡格法的扑翼飞行器升力和推力的计算公式,然后分析了瞬时形状速度对它们的影响。与实验结果的对照表明,基于向量分析、考虑了飞行中的诱导阻力因素的新公式可以有效地估算升力和推力。由于结构的柔性使扑翼在... 推导了新的基于空间非定常涡格法的扑翼飞行器升力和推力的计算公式,然后分析了瞬时形状速度对它们的影响。与实验结果的对照表明,基于向量分析、考虑了飞行中的诱导阻力因素的新公式可以有效地估算升力和推力。由于结构的柔性使扑翼在扑动过程中存在变形,本文考虑了空间涡格法中扑翼的/ηt对气动力的影响,提出了/ηt的表达式,使之更接近真实扑动情况,并计算了其对扑翼飞行器升力和推力的影响。通过计算发现,升力系数和推力系数的正峰值和负峰值随/ηt增大而增大,平均升力和平均推力也随/ηt增大而增大,表明可以通过改变结构参数达到改善气动性能的目的,对扑翼飞行器的研制有一定的指导作用。 展开更多

关键词 扑翼 非定常涡格法 柔性结构 扑翼飞行器升力和推力

在线阅读 下载PDF 职称材料

桨舵干扰系统非定常水动力性能预估(英文) 被引量：9

4

作者 张建华 王国强 蒋少剑 《船舶力学》 EI 2003年第3期48-57,共10页

基于对桨舵干扰的系统研究 ,本文提供了一个桨舵非定常干扰问题的理论计算方法 ,桨采用非定常涡格法 ,舵采用基于速度势的非定常面元法。在时域范围内通过迭代计算考虑螺旋桨和舵的相互影响。文中提供了一些算例考核 ,通过与实验结果对... 基于对桨舵干扰的系统研究 ,本文提供了一个桨舵非定常干扰问题的理论计算方法 ,桨采用非定常涡格法 ,舵采用基于速度势的非定常面元法。在时域范围内通过迭代计算考虑螺旋桨和舵的相互影响。文中提供了一些算例考核 ,通过与实验结果对比 ,证明本文提供的方法是可靠的 ,可供实际应用。 展开更多

关键词 桨舵干扰系统 非定常水动力性能 计算方法 非定常涡格法 螺旋桨 舵 非定常面元法

在线阅读 下载PDF 职称材料

三维机翼亚声速非定常谐振计算

5

作者 李海东 周文伯 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1995年第2期227-231,共5页

本文用时间历程涡格法对三维亚声速机翼的非定常振荡气动力作了计算研究。算例结果与实验结果比较表明本方法精度高、用时少，使用方便。

关键词 非定常振荡 涡格法 沉浮 旋转 阵风 机翼

在线阅读 下载PDF 职称材料

升力面方法预报全方向推进器的非定常水动力性能

6

作者 黄胜 姜华 《海洋工程》 CSCD 1998年第1期24-32,共9页

本文研究了全方向推进器非定常水动力性能的升力面预报方法，基于势流理论和格林定理建立了全方向推进器非定常水动力性能计算的数学模型，然后利用非定常涡格法对全方向推进器的非定常水动力性能进行了数值预报。本文的计算结果和日本... 本文研究了全方向推进器非定常水动力性能的升力面预报方法，基于势流理论和格林定理建立了全方向推进器非定常水动力性能计算的数学模型，然后利用非定常涡格法对全方向推进器的非定常水动力性能进行了数值预报。本文的计算结果和日本水池模型试验结果、升力线方法计算结果对比表明，本文的计算值与试验值吻合良好。 展开更多

关键词 全方向 非定常 涡格法 尾涡收缩 势流理论 升力面

全文增补中

仿鸟复合振动的扑翼气动分析 被引量：55

7

作者 曾锐 昂海松 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期6-12,共7页

根据绿头鸭飞行的录像片断 ,对其平飞时翅膀的扑动模型进行简化 ,提出了一种新的变速 -折叠扑翼扑动模型 ,使之更符合鸟类翅膀的实际扑动规律。通过非定常涡格法的比较计算发现 ,以该新模型规律运动的扑动翼 ,在一个周期内的平均升力系... 根据绿头鸭飞行的录像片断 ,对其平飞时翅膀的扑动模型进行简化 ,提出了一种新的变速 -折叠扑翼扑动模型 ,使之更符合鸟类翅膀的实际扑动规律。通过非定常涡格法的比较计算发现 ,以该新模型规律运动的扑动翼 ,在一个周期内的平均升力系数较原有的匀角速度刚性模型有了显著增加 ,更适用于设计微型扑翼机。本文较详细地计算分析了扑翼平均升力系数随着扑动幅度、俯仰幅度以及扑动频率等各种扑动参数的变化曲线 ,为微型扑翼机的设计提供了一定的参考依据。 展开更多

关键词 扑翼机 微型飞行器 扑翼模型 非定常涡格法

在线阅读 下载PDF 职称材料

仿胸鳍推进系统的水动力分析 被引量：5

8

作者 苏玉民 曹庆明 赖伟成 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期727-733,共7页

针对刚性胸鳍建立了二自由度、三自由度的运动模型,同时提出了行程时间比运动模型.在此基础上,从面元法出发,根据偶极子分布与漩涡分布的等效性,发展得到非定常涡格法的理论公式,利用非定常涡格法分析刚性胸鳍的水动力性能.胸鳍的运动... 针对刚性胸鳍建立了二自由度、三自由度的运动模型,同时提出了行程时间比运动模型.在此基础上,从面元法出发,根据偶极子分布与漩涡分布的等效性,发展得到非定常涡格法的理论公式,利用非定常涡格法分析刚性胸鳍的水动力性能.胸鳍的运动由静止突然加速到恒定,在每个时间步长内用定常涡格法求解附着涡的涡强.自由涡由边缘泄出,并按时间步长逐步自动生成,并考虑其强度的耗散.采用B iot-Savart定理求涡系的诱导速度,通过非定常伯努利方程导出压力计算公式,从而得到胸鳍的水动力性能. 展开更多

关键词 胸鳍 非定常涡格法 水动力 运动模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

摆推水翼的水动力分析及试验研究(英文) 被引量：2

9

作者 杨侠 叶恒奎 +2 位作者 张向明 杨向晖 冯大奎 《船舶力学》 EI 北大核心 2006年第6期11-18,共8页

采用非定常涡格法对摆推水翼进行了势流数值分析并进行了相关试验研究。在数值计算中采用了动态物面和尾涡面的边界条件,选择了两种不同的算例进行数值计算,并将数值计算结果与理论与试验结果进行了对比分析。

关键词 水翼 涡格法 非定常流 势流 水动力实验

在线阅读 下载PDF 职称材料

面向柔性扑翼翼面形状和运动参数的优化设计 被引量：1

10

作者 吴越 谢长川 杨超 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3311-3320,共10页

扑翼机具备仿鸟类的外形,能够隐蔽执行侦查监视任务,合理设计翼面形状和运动过程能够提升扑翼飞行气动效应。当前针对扑翼翼面设计问题,缺乏考虑流固耦合效应的优化设计研究,还未在设计阶段考虑改变柔性翼面形状对扑翼气动特性的影响,... 扑翼机具备仿鸟类的外形,能够隐蔽执行侦查监视任务,合理设计翼面形状和运动过程能够提升扑翼飞行气动效应。当前针对扑翼翼面设计问题,缺乏考虑流固耦合效应的优化设计研究,还未在设计阶段考虑改变柔性翼面形状对扑翼气动特性的影响,且现有研究只涉及对翼面形状或扑翼运动的单因素分析讨论,缺乏综合2种设计因素的优化设计。针对定速前飞的柔性扑翼翼面进行气动特性优化设计,采用Newmark-β方法求解结构响应,并与现成软件求解器的计算结果进行对比,验证结构动力学计算方法的准确性,用非定常涡格法(UVLM)计算扑翼气动力,搭建了高效的流固耦合计算框架。由于扑翼复杂设计空间具有多个局部最优点,采用与并行计算结合的细分矩形(DIRECT)全局优化算法,提高计算效率,对柔性扑翼翼面的形状和运动参数进行迭代优化,确定最大化推进效率的设计参数,并与刚性模型优化结果进行对比。结果表明:柔性扑翼翼面形状和运动优化设计能够获得更高的推进效率,与只采用形状优化相比最优推进效率提高了5.6%,比刚性模型优化结果提高了27.0%。 展开更多

关键词 非定常气动力 流固耦合 全局优化 扑翼 涡格法

在线阅读 下载PDF 职称材料

面向扑翼翼面运动参数的优化设计 被引量：1

11

作者 吴越 谢长川 +1 位作者 杨超 安朝 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1324-1331,共8页

扑翼机的飞行依赖于扑翼翼面的运动,经过优化的运动策略能够使特定翼面发挥最佳的气动性能。然而目前扑翼机设计中缺乏有效的运动参数优化方法,无法针对给定机翼确定一组最优运动参数。采用非定常涡格法(UVLM)计算扑翼气动力,与现有的... 扑翼机的飞行依赖于扑翼翼面的运动,经过优化的运动策略能够使特定翼面发挥最佳的气动性能。然而目前扑翼机设计中缺乏有效的运动参数优化方法,无法针对给定机翼确定一组最优运动参数。采用非定常涡格法(UVLM)计算扑翼气动力,与现有的实验数据进行对比,验证了气动力计算方法的准确性。基于DIRECT(矩形分割)全局优化算法,以最大化推进效率为特定优化目标,对扑翼运动参数进行了迭代优化。结果表明,通过该优化算法能够得到最优扑翼运动参数,有效提高特定气动性能;应用优化算法计算得到的平均推力与基准运动的平均推力相比,在数值上有1.04倍的提高。在设计过程中,降低气动力约束有利于扑翼运动优化,使给定扑翼翼面具有更大的推进效率,无气动力约束的最大推进效率与基准运动的推进效率相比提高了46.8%。 展开更多

关键词 非定常气动力 涡格法 全局优化 扑翼 飞行器设计

在线阅读 下载PDF 职称材料

分布式电推进飞机概念方案气动特性快速评估方法 被引量：4

12

作者 成志勇 杨佑绪 +2 位作者 张兴翠 余灵富 叶博 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3047-3058,共12页

分布式电推进(DEP)飞机充分利用气动/推进耦合效应提高飞机的气动效率,但动力数量增加导致螺旋桨滑流与翼面流场干扰强烈,气动分析和设计的复杂度及计算成本上升。为提高DEP飞机早期设计阶段气动设计效率,降低研制成本,采用线性无黏的... 分布式电推进(DEP)飞机充分利用气动/推进耦合效应提高飞机的气动效率,但动力数量增加导致螺旋桨滑流与翼面流场干扰强烈,气动分析和设计的复杂度及计算成本上升。为提高DEP飞机早期设计阶段气动设计效率,降低研制成本,采用线性无黏的涡格法-激励盘理论(VLM-ADT)、涡格法-非定常涡格法(VLM-UVLM)及加入黏性修正的VLM(Modified-VLM)提出气动特性快速评估方法。对单机翼、单螺旋桨/机翼耦合、X-57机翼(巡航、高升力状态)及分布式螺旋桨/机翼耦合构型的气动特性进行快速评估。与基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程求解器的结果对比,单机翼和单螺旋桨/机翼升力系数和阻力系数一致性良好,误差最大不超过8.2%;俯仰力矩系数在同一数量级。X-57机翼和分布式螺旋桨/机翼的升力系数与RANS方程结果吻合度较高,误差最大不超过10%。考虑黏性修正的VLM所计算的X-57机翼和分布式螺旋桨/机翼的总阻力系数与RANS方程结果趋势一致。分布式螺旋桨滑流增加机翼的动压,使机翼局部有效迎角发生改变,改变了机翼当地升阻特性。所提方法为分布式螺旋桨飞机在早期设计阶段气动特性快速评估和气动布局方案快速选型提供了一种兼顾计算精度和效率的有效方法。 展开更多

关键词 分布式电推进 涡格法 非定常涡格法 激励盘理论 螺旋桨滑流 气动干扰

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于本征正交分解技术的高效气动弹性耦合计算方法

13

作者 回庆龙 曹博超 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期743-748,共6页

将降阶非定常涡格法与结构动力学方程耦合,构造出一种高效的气动弹性计算模型。计算模型中通过引入伪时间步迭代实现了气动与结构计算的紧耦合。另外,通过本征正交分解方法实现了计算模型的降阶。作为方法验证,文中将该方法应用于进行... 将降阶非定常涡格法与结构动力学方程耦合,构造出一种高效的气动弹性计算模型。计算模型中通过引入伪时间步迭代实现了气动与结构计算的紧耦合。另外,通过本征正交分解方法实现了计算模型的降阶。作为方法验证,文中将该方法应用于进行沉浮振荡运动的柔性薄板的气动弹性计算。计算结果表明,仅通过前7个POD模态就可以对涡格法的全模型进行很好的近似,并且该方法在损失很小精度(约1%)的条件下可以实现计算速度的大幅提升(约10倍)。在本文中,降阶模型在POD分析的样本变化范围内和变化范围外都有很好的表现。 展开更多

关键词 气动弹性计算 降阶方法 非定常涡格法

在线阅读 下载PDF 职称材料

空投折叠型多体飞行器动力学建模及投放特性研究

14

作者 王宇 祝小平 王睿 《西北工业大学学报》 2025年第5期878-887,共10页

空投折叠型多体飞行器在高空无初速投放-展开-下落过程中,其动力学模型会呈现多刚体、多自由度的特点,且多体飞行器各刚体间的相对运动存在相互的流场干扰,会产生非定常流动现象。因此,基于绝对坐标方法建立了两体飞行器的多体动力学模... 空投折叠型多体飞行器在高空无初速投放-展开-下落过程中,其动力学模型会呈现多刚体、多自由度的特点,且多体飞行器各刚体间的相对运动存在相互的流场干扰,会产生非定常流动现象。因此,基于绝对坐标方法建立了两体飞行器的多体动力学模型,并推导出了绝对坐标下的非定常涡格法,得到了绝对坐标系下考虑非定常效应的多体动力学耦合模型。在多体动力学与非定常涡格法耦合模型的基础上,分析初始折叠角、连接刚度系数以及连接阻尼系数对投放-展开过程动力学行为的影响。通过折叠角收敛条件,判断多体飞行器能否正常投放展开,并绘制了关于3种影响因素的安全投放包线。将仿真结果与实验数据进行对比,从而验证了所建立的耦合模型能够准确描述多体飞行器在投放-展开过程中的动力学特性,为后续的高空投放研究积累了技术基础。 展开更多

关键词 多刚体系统动力学 非定常涡格法 折叠型多体飞行器 空投

在线阅读 下载PDF 职称材料