基于学习算法的结构大变形预测及气动弹性分析 被引量：1

1

作者 陈乔 安朝 +1 位作者 谢长川 杨超 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第3期943-952,共10页

大柔性飞行器在气动载荷作用下会产生较大的结构变形,动力学特性发生明显改变,准确的结构变形预测对大柔性飞行器设计及气动弹性仿真具有重要意义。几何非线性有限元等全阶结构模型仿真效率低,已有的非线性结构降阶模型(ROM)具有较高的... 大柔性飞行器在气动载荷作用下会产生较大的结构变形,动力学特性发生明显改变,准确的结构变形预测对大柔性飞行器设计及气动弹性仿真具有重要意义。几何非线性有限元等全阶结构模型仿真效率低,已有的非线性结构降阶模型(ROM)具有较高的仿真效率,但建立降阶模型的过程中需要大量样本数据。基于学习算法建立考虑几何非线性因素的大柔性结构静变形预测模型,利用均方根误差(RMSE)对该预测模型进行性能评估,论证几类学习算法在结构大变形预测中的适用性。结合结构大变形预测模型与曲面涡格法(VLM)提出一种新的几何非线性静气动弹性分析方法,兼顾计算精度与效率。采用所提方法计算单梁式机翼静气动弹性变形,对比仿真结果与风洞试验结果,表明所提方法计算精度及效率高,实际应用价值较大。 展开更多

关键词 几何非线性 机器学习 气动弹性 涡格法 结构大变形

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基于神经网络代理模型和遗传算法的适伴流最佳环量对转桨设计方法

2

作者 薛颖 黄永生 杨晨俊 《船舶力学》 北大核心 2025年第4期517-527,共11页

基于升力面理论涡格法提出了一种适伴流最佳环量对转桨的设计方法。该方法首先建立了对转桨径向环量分布与推力、扭矩之间非线性关系的神经网络代理模型,其数据样本由涡格法计算得到;然后采用遗传算法,在给定总推力和扭矩平衡的约束条件... 基于升力面理论涡格法提出了一种适伴流最佳环量对转桨的设计方法。该方法首先建立了对转桨径向环量分布与推力、扭矩之间非线性关系的神经网络代理模型,其数据样本由涡格法计算得到;然后采用遗传算法,在给定总推力和扭矩平衡的约束条件下,以总效率为目标对前、后桨的径向环量分布进行优化;最后根据优化得到的最佳环量分布及指定的弦向负荷分布形式设计前、后桨的螺距分布及拱弧面。以高速水下航行体的对转桨为例进行研究,并用非定常RANS方法进行了自航模拟,验证结果表明,设计桨的自航点转速与原型桨基本相同,总效率和扭矩平衡度都有所提高。 展开更多

关键词 对转桨 适伴流 最佳环量分布 神经网络 遗传算法 涡格法

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舰载直升机主动甲板着舰气动载荷特性

3

作者 谭剑锋 邢肖兵 +2 位作者 崔钊 武杰 张卫国 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2206-2217,共12页

被动与主动流动控制可减小舰艇艉流强度,但直升机着舰甲板处仍存在明显回流现象,由此导致直升机气动载荷变化显著。提出了自动升降的舰艇主动甲板,建立基于格子玻尔兹曼方法 (LBM)的舰艇主动甲板流场分析方法,并结合单向耦合模型,嵌入... 被动与主动流动控制可减小舰艇艉流强度,但直升机着舰甲板处仍存在明显回流现象,由此导致直升机气动载荷变化显著。提出了自动升降的舰艇主动甲板,建立基于格子玻尔兹曼方法 (LBM)的舰艇主动甲板流场分析方法,并结合单向耦合模型,嵌入旋翼黏性涡粒子法,研究直升机主动甲板着舰气动载荷特性。通过与SFS2舰艇流场试验、分离涡模拟(DES)方法、大涡模拟(LES)方法比较,验证了所建方法的准确性。随后研究主动甲板对舰艇流场和直升机着舰气动载荷的影响特性。结果表明:相比于标准SFS2舰艇,主动甲板有效抑制了直升机着舰甲板处回流,以及直升机旋翼拉力损失、滚转和俯仰力矩,最大降幅分别为21.6%、55.1%、74.6%。 展开更多

关键词 主动甲板 直升机旋翼 舰艇艉流 格子玻尔兹曼方法 黏性涡粒子

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计及尾涡收缩的螺旋桨滑流计算 被引量：10

4

作者 杨国伟 何植岱 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1995年第1期83-86,共4页

常见计算螺旋桨滑流流场方法中，很少计及桨叶面附近必然存在的尾涡收缩。本文采用升力面涡格法，建立一种三维自由尾涡模型。构造一种松弛迭代格式，通过迭代获得收缩尾涡模型，计算相应的滑流流场。

关键词 滑流 螺旋桨 尾涡收缩 飞机 气动力

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基于改进涡格法的飞翼布局飞机稳定性导数计算 被引量：8

5

作者 宋磊 杨华 +1 位作者 解静峰 黄俊 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期457-462,共6页

由于没有垂直安定面,无尾飞翼布局飞机航向安定性通常接近中立或略微为负,造成了其横航向稳定性与常规布局飞机具有很大区别。因此无尾飞翼布局飞机在概念设计阶段,必须在进行气动性能优化的同时,计算获得较为准确的气动导数数据以对飞... 由于没有垂直安定面,无尾飞翼布局飞机航向安定性通常接近中立或略微为负,造成了其横航向稳定性与常规布局飞机具有很大区别。因此无尾飞翼布局飞机在概念设计阶段,必须在进行气动性能优化的同时,计算获得较为准确的气动导数数据以对飞机横航向稳定性进行分析,这对气动计算软件计算精度和效率提出了很高的要求。本文在现有涡格法计算软件的基础上,提出了改进算法。以一概念飞翼布局飞机为算例进行计算,结果与风洞实验结果的对比证明:飞机具有侧滑角的情况下,改进算法比原算法计算精度有明显提高。 展开更多

关键词 涡格法 稳定性 无尾飞翼布局 飞行器

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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

6

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

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桨舵干扰系统非定常水动力性能预估(英文) 被引量：9

7

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

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基于涡格法的近程无人机气动优化与风洞实验验证 被引量：3

8

作者 李大伟 阎文成 江峰 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期61-65,共5页

针对低雷诺数的近程无人机,利用涡格法(VLM)对无人机气动特性进行了加装翼尖小翼优化设计,并通过风洞实验进行了验证。首先给出了翼尖小翼的几何参数并分析其对全机气动特性的影响,其次利用涡格法对小翼进行气动建模和优选,针对无人机... 针对低雷诺数的近程无人机,利用涡格法(VLM)对无人机气动特性进行了加装翼尖小翼优化设计,并通过风洞实验进行了验证。首先给出了翼尖小翼的几何参数并分析其对全机气动特性的影响,其次利用涡格法对小翼进行气动建模和优选,针对无人机巡航状态给出了小翼优化结果,最后利用风洞实验对优化前后的无人机进行了吹风实验对比验证,实验结果表明,涡格法和风洞实验结果在线性段相符,涡格法能够较准确地描述和预测翼尖小翼特性,加装翼尖小翼后的无人机巡航状态升阻比提高12%,全机滚转阻尼加大,偏航阻尼变化很小。 展开更多

关键词 低雷诺数 翼尖小翼 涡格法 风洞实验 无人机

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仿鸟复合振动的扑翼气动分析 被引量：55

9

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

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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

10

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

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带前置或后置定子导管桨性能理论预报(英文) 被引量：12

11

作者 王国强 杨晨俊 《船舶力学》 EI 1999年第3期1-7,共7页

本文提供了一个带前置或后置定子导管螺旋桨水动力性能的数值计算方法，本方法采用面元法求解绕导管和桨毂周围的流动、而螺旋桨叶和定子周围的流动则用涡格法来求解。对绕导管、螺旋桨和定子的三因次流动分别进行计算，其间的相互影响... 本文提供了一个带前置或后置定子导管螺旋桨水动力性能的数值计算方法，本方法采用面元法求解绕导管和桨毂周围的流动、而螺旋桨叶和定子周围的流动则用涡格法来求解。对绕导管、螺旋桨和定子的三因次流动分别进行计算，其间的相互影响则通过迭代方法于以考虑。为了减少计算量，三者之间的诱导速度相互影响均采用周向平均值，计算采用轮转迭代方法，即依次对桨、定子和导管运行相应程序，直至各部分水动力收敛。应用本方法对一些算例进行了计算，数值结果与试验数据吻合良好。 展开更多

关键词 涡格法 面元法 导管螺旋桨 节能 船舶

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基于格子玻尔兹曼方法的风力机尾流特性研究 被引量：7

12

作者 薛飞飞 许昌 +3 位作者 黄海琴 韩星星 SHEN Wenzhong 王金城 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期4352-4362,共11页

为研究风力机尾流特性,采用基于格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)和大涡模拟方法(large eddy simulation,LES),通过壁面自适应局部湍流模型数值模拟New MEXICO(model rotor experiments in controlled conditions)风力... 为研究风力机尾流特性,采用基于格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)和大涡模拟方法(large eddy simulation,LES),通过壁面自适应局部湍流模型数值模拟New MEXICO(model rotor experiments in controlled conditions)风力机尾流并验证模型。然后研究不同入流湍流强度及动态入流条件下NREL 5MW(National renewable energy laboratory)风力机尾流结构。结果发现:LBM模型准确模拟了实验风力机轴向和径向速度分量及涡量分布,但是叶片中段附着涡耗散偏快;高湍流入流工况下,叶尖涡和叶根涡更早发生破坏;动态入流工况下,风力机尾涡耗散速度随着入流风速增加而变慢,螺旋结构的涡间距增大,尾涡持续距离变长,尾流膨胀效应减弱。入流风速变化10s后稳定,风力机的推力系数保持剧烈波动。 展开更多

关键词 格子玻尔兹曼方法 风力机 尾流 动态入流 湍流 涡

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基于非定常涡格法的扑翼飞行器气动特性优化 被引量：3

13

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

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仿胸鳍推进系统的水动力分析 被引量：5

14

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

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流向振荡圆柱绕流的格子Boltzmann方法模拟 被引量：15

15

作者 龚帅 郭照立 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期11-17,共7页

用一种新近发展起来的格子Boltzmann方法(LBM)在相对较小的雷诺数(Re≤200)条件下模拟了不可压缩的流向振荡圆柱绕流问题,考查了涡脱落模态和升阻力特性.通过模拟,在近尾流区发现了实验研究中已经发现的对称/反对称的涡脱落模态,包括有... 用一种新近发展起来的格子Boltzmann方法(LBM)在相对较小的雷诺数(Re≤200)条件下模拟了不可压缩的流向振荡圆柱绕流问题,考查了涡脱落模态和升阻力特性.通过模拟,在近尾流区发现了实验研究中已经发现的对称/反对称的涡脱落模态,包括有些传统数值方法未发现的模态.研究了频率锁定区域的范围及其与振幅的关系,发现振幅越大,发生锁定的频率区域越宽.此外还对升阻力进行了定量意义的模拟,研究了振荡频率和振幅与升阻力的关系. 展开更多

关键词 格子BOLTZMANN方法 流向振荡 涡脱落模态

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飞机T型尾翼颤振计算的若干关键问题 被引量：2

16

作者 杨飞 杨智春 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期136-139,共4页

由于飞机T型尾翼的结构与气动布局特点,T型尾翼颤振计算不能套用常规尾翼的分析方法,而需要考虑平尾面内运动以及静升力等因素的影响。从T型尾翼的工程颤振分析出发,讨论了T型尾翼颤振计算中的若干关键问题,阐述了T型尾翼颤振特性的特... 由于飞机T型尾翼的结构与气动布局特点,T型尾翼颤振计算不能套用常规尾翼的分析方法,而需要考虑平尾面内运动以及静升力等因素的影响。从T型尾翼的工程颤振分析出发,讨论了T型尾翼颤振计算中的若干关键问题,阐述了T型尾翼颤振特性的特点和影响T型尾翼颤振特性的关键参数,分别介绍了现有的几种T型尾翼颤振计算中的气动力修正方法,提出了T型尾翼颤振工程计算中必须注意的问题。 展开更多

关键词 T型尾翼 颤振 气动力 偶极子格网法 涡格法 片条理论 模态局部化

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栅格翼空气动力特性的计算与分析 被引量：13

17

作者 陆中荣 沈遐龄 +1 位作者 童自力 赵鹤书 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第5期575-580,共6页

将涡格法推广应用于计算外形复杂的蜂窝式栅格翼的气动特性．给出了亚、跨、超音速流中，栅格翼升力、力矩和阻力特性以及载荷分布，并分析了空气动力特点及几何参数的影响．计算结果表明，栅格翼作为一种新型的承力稳定面和控制面，在... 将涡格法推广应用于计算外形复杂的蜂窝式栅格翼的气动特性．给出了亚、跨、超音速流中，栅格翼升力、力矩和阻力特性以及载荷分布，并分析了空气动力特点及几何参数的影响．计算结果表明，栅格翼作为一种新型的承力稳定面和控制面，在某些方面优于传统单翼．修正了БелочерквскотоСМ提出的空气动力等效条件。 展开更多

关键词 机翼 板栅 激波 膨胀波 气动特性

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解三维水翼绕流的下潜涡环栅格法 被引量：8

18

作者 陈材侃 刘华 《船舶力学》 EI 北大核心 2005年第2期41-45,共5页

在包含于机翼表面内的某次表面及尾涡面上分布法向偶极子,在翼面上满足物面边界条件,建立了解三维机翼绕流的下潜涡环栅格法。考虑到非线性的自由液面边界条件,用下潜涡环栅格法求解水翼绕流问题。通过算例验证了方法的正确性和程序的... 在包含于机翼表面内的某次表面及尾涡面上分布法向偶极子,在翼面上满足物面边界条件,建立了解三维机翼绕流的下潜涡环栅格法。考虑到非线性的自由液面边界条件,用下潜涡环栅格法求解水翼绕流问题。通过算例验证了方法的正确性和程序的可靠性。本方法可用于水翼及水下安定翼和各种舵的水动力计算。 展开更多

关键词 水翼 绕流 下潜涡环栅格法 非线性 液面边界条件

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水下航行器大侧斜对转桨设计方法改进 被引量：3

19

作者 张涛 宋保维 杨晨俊 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期505-509,516,共6页

研究基于升力线和升力面理论的对转桨设计方法,对升力面设计的核心部分——螺距和拱弧面的迭代计算方法进行了改进,建立了一套较为高效、准确的大侧斜对转桨设计程序.设计算例及其数值验证结果表明:改进的设计计算方法不仅提高了计算效... 研究基于升力线和升力面理论的对转桨设计方法,对升力面设计的核心部分——螺距和拱弧面的迭代计算方法进行了改进,建立了一套较为高效、准确的大侧斜对转桨设计程序.设计算例及其数值验证结果表明:改进的设计计算方法不仅提高了计算效率,而且能够有效保证设计结果的光顺性;设计方法具有较好的精度,可应用于大侧斜对转桨的设计. 展开更多

关键词 水下航行器 对转桨 涡格法 螺旋桨设计

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水陆两用飞机翼尖小翼外形参数优化 被引量：4

20

作者 金海波 刘玲 丁运亮 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期469-474,共6页

在机翼翼尖加装小翼可以增升减阻,但小翼外形的不同设计参数对诱导阻力的减少程度大小不一。本文利用AVL软件分析了水陆两用飞机带不同小翼的机翼气动性能,并用实验设计的方法研究小翼外形的不同参数对机翼阻力系数的影响。本文提出了... 在机翼翼尖加装小翼可以增升减阻,但小翼外形的不同设计参数对诱导阻力的减少程度大小不一。本文利用AVL软件分析了水陆两用飞机带不同小翼的机翼气动性能,并用实验设计的方法研究小翼外形的不同参数对机翼阻力系数的影响。本文提出了用两级响应面模型构造机翼阻力系数和小翼外形参数的回归模型,并对这个回归模型进行优化以得到最优的外形参数。本文把这个结果和用遗传算法优化得到的结果相比较,结果基本一致,说明本文提出的两级响应面模型及其优化方法是可行有效的。 展开更多

关键词 翼尖小翼 涡格法 响应面法 AVL软件

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