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深度强化学习在翼型分离流动控制中的应用
被引量：
3
1
作者
姚张奕
史志伟
董益章
《实验流体力学》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期55-64,共10页
搭建了基于深度强化学习(DRL)的射流闭环控制系统,在NACA0012翼型上开展了大迎角分离流动控制实验研究。NACA0012翼型弦长200 mm,实验风速10 m/s,雷诺数1.36×10^(5)。射流激励器布置在翼型上表面,通过电磁阀进行无级控制。将翼型...
搭建了基于深度强化学习(DRL)的射流闭环控制系统,在NACA0012翼型上开展了大迎角分离流动控制实验研究。NACA0012翼型弦长200 mm,实验风速10 m/s,雷诺数1.36×10^(5)。射流激励器布置在翼型上表面,通过电磁阀进行无级控制。将翼型表面的压力系数和智能体自身的动作输出作为智能体的观测量,以翼型后缘压力系数为奖励函数,对智能体进行训练。结果表明:经过训练的智能体成功地抑制了大迎角下的流动分离,比定常吹气的费效比降低了50%;智能体可以将翼型后缘压力系数稳定地控制在目标值附近;状态输入和奖励函数的改变会对最终的训练效果产生不同影响。
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关键词
人工智能
深度强化学习
射流控制
流动控制
流动分离
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职称材料
椭球体头部高超声速飞行器FADS技术实验研究
2
作者
王傲
顾蕴松
+2 位作者
赵冬凯
王维新
关兴太
《实验流体力学》
2025年第4期62-74,共13页
相较于以探针、风标为代表的传统大气数据系统,嵌入式大气数据传感(FADS)系统在热防护、隐身性及测量精度方面更能满足高超声速飞行器任务需求。针对头部为椭球体的升力体构型高超声速飞行器,在风洞缩比实验模型头部布置11个测压孔,综...
相较于以探针、风标为代表的传统大气数据系统,嵌入式大气数据传感(FADS)系统在热防护、隐身性及测量精度方面更能满足高超声速飞行器任务需求。针对头部为椭球体的升力体构型高超声速飞行器,在风洞缩比实验模型头部布置11个测压孔,综合考虑迎角及侧滑角角度敏感性、马赫数解算精度和多冗余度等影响因素,分析选取了角度和马赫数解算时的测压孔配置方案。结合三点法与拟合算法的优势,建立了高超声速条件下的椭球体头部飞行器嵌入式大气数据传感系统解算方法,并对椭球体头部和激波带来的气流角放大效应进行修正。Ma=6的风洞实验结果表明:高超声速FADS系统解算方法的角度解算不确定度优于0.41°、准度优于0.38°,马赫数解算不确定度优于1.1%、准度优于0.52%。
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关键词
嵌入式大气数据传感
椭球体头部高超声速飞行器
气流角放大效应
解算方法
高超声速风洞实验
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职称材料
离散速度方法及其在跨流域问题中的应用研究进展
被引量：
1
3
作者
杨鲤铭
李志辉
舒昌
《南京航空航天大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期537-551,共15页
往返大气层跨流域飞行器的气动力和气动热计算一直是当前流体力学研究的难点和热点之一。由于该类飞行器面临的流动场景不再是单一的连续流或稀薄流,采用Navier-Stokes方程求解器或DSMC方法均不能获得全流域的准确结果。近年来,以不依...
往返大气层跨流域飞行器的气动力和气动热计算一直是当前流体力学研究的难点和热点之一。由于该类飞行器面临的流动场景不再是单一的连续流或稀薄流,采用Navier-Stokes方程求解器或DSMC方法均不能获得全流域的准确结果。近年来,以不依赖于连续性假设的Boltzmann模型方程为基础,通过在位置空间和速度空间同时离散求解该方程,实现了跨流域问题的统一求解。本文对该类算法的研究进展进行回顾和分析,着重介绍气体动理论统一算法(Gas kinetic unified algorithm,GKUA)、统一气体动理学格式(Unified gas kinetic scheme,UGKS)和改进离散速度方法(Improved discrete velocity method,IDVM)3种数值途径,分析它们的基本假设和实现方式,关注它们目前取得的进展和应用情况。同时,本文还将IDVM进一步扩展到非定常情形,以便用于非定常跨流域问题求解。最后,本文对该类算法存在的一些问题进行讨论,期望在后续的研究中能予以解决。
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关键词
计算流体力学
BOLTZMANN方程
离散速度方法
跨流域问题
非定常流动
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职称材料
舰载直升机-舰船耦合流场数值计算研究综述
被引量：
1
4
作者
王逸斌
马晨阳
+2 位作者
李通
赵宁
朱春玲
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2023年第3期45-66,44,I0001,共24页
舰载直升机舰面起降是海上舰载直升机最危险的作业之一,而舰船表面的复杂气流干扰是造成该问题的主要因素之一。本文从孤立舰船舰面流场主要特征分析出发,分别总结了航空母舰与非航空母舰类舰船的主要流动特征,以及舰载直升机-舰船耦合...
舰载直升机舰面起降是海上舰载直升机最危险的作业之一,而舰船表面的复杂气流干扰是造成该问题的主要因素之一。本文从孤立舰船舰面流场主要特征分析出发,分别总结了航空母舰与非航空母舰类舰船的主要流动特征,以及舰载直升机-舰船耦合流场的主要流动特征。在此基础上,根据舰船表面流场计算采用的数值方法分类,从无黏流场到黏性流场计算、从定常数值计算到非定常数值计算,系统介绍了国内外的发展情况与主要研究工作。对舰载直升机-舰船耦合流场数值研究,根据采用的模型与耦合方法分类,从动量盘简化耦合模型到完整直升机模型、从单向耦合到双向耦合,介绍了国外的发展历程及主要相关工作。期望舰面流场以及机-舰耦合流场数值计算主要方法的探讨,能为后期机-舰耦合流场研究及机-舰适配性研究提供参考。
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关键词
舰载直升机
载机舰
机-舰耦合流场
数值计算
尾流
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职称材料
舰船纵摇突变对舰面流场的影响
被引量：
6
5
作者
李通
王逸斌
赵宁
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2021年第3期80-89,I0002,共11页
舰船在海上航行时会受到海浪的影响而产生横摇、纵摇等不同方向上的运动,同时海浪的随机性也会造成舰船摇摆参数发生变化,扰乱舰面流场,增加舰载直升机在甲板上方作业的危险性。为了保障舰载直升机在舰船上的起降和其他甲板作业的安全性...
舰船在海上航行时会受到海浪的影响而产生横摇、纵摇等不同方向上的运动,同时海浪的随机性也会造成舰船摇摆参数发生变化,扰乱舰面流场,增加舰载直升机在甲板上方作业的危险性。为了保障舰载直升机在舰船上的起降和其他甲板作业的安全性,现基于两栖攻击舰的简化模型,通过计算流体力学方法,在纵摇状态下对舰面流场进行数值模拟,将不规则的纵摇运动简化为具有周期性的简谐运动,采用动网格方法来实现舰船的摇摆。首先定性分析了甲板上方涡结构的发展以及舰船纵摇周期和振幅的突变对流场结构带来的影响,其次通过垂向速度的变化对动态舰面流场做了进一步的定量分析。结果表明:当舰船突然开始纵摇或纵摇周期减半后,上层建筑和舰尾附近的位置要滞后于舰首一段时间才能建立起周期性流动,同时纵摇的加速导致了流场的恶化。当纵摇振幅减半后,相当于舰船的"静息期",流场变化平缓,垂向速度变化范围明显减小,有利于舰载直升机的降落。对于不同的纵摇状态,甲板上方各观测点垂向速度的波动都随高度的降低而增强,特别是舰首靠近甲板区域的波动最强。舰载机飞行员在进行甲板作业时应针对纵摇突变带来的影响,及时采取相应措施以保障作业安全。
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关键词
计算流体力学
数值模拟
舰面流场
非定常
动网格
纵摇
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职称材料
直升机与舰船耦合流场的旋涡与分离特性
被引量：
2
6
作者
苏萁
王逸斌
赵宁
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2020年第5期971-979,I0003,共10页
直升机的舰面起降安全性问题一直受到广泛关注,舰船尾流和旋翼涡流的相互干扰耦合,对舰载直升机的操纵产生了极大威胁。为了克服稳态计算和动量源法的局限性,采用重叠网格法模拟旋翼的转动,对直升机舰面悬停和下降过程中的非定常耦合流...
直升机的舰面起降安全性问题一直受到广泛关注,舰船尾流和旋翼涡流的相互干扰耦合,对舰载直升机的操纵产生了极大威胁。为了克服稳态计算和动量源法的局限性,采用重叠网格法模拟旋翼的转动,对直升机舰面悬停和下降过程中的非定常耦合流场进行了数值计算。结果表明,重叠网格法能够更准确地捕捉旋翼涡流场的细节。直升机舰面悬停过程中,旋翼拉力系数逐渐收敛并表现为稳定的周期性波动,桨尖涡呈螺旋状脱落,与机库后方回流区及舷涡发生干扰,流场的非定常效应明显;直升机着舰过程中,回流区的再附点先向舰尾方向移动然后逐渐向舰首方向移动,桨尖涡与舰面旋涡的挤压碰撞加剧,使得旋翼拉力系数产生显著振荡,耦合流场的湍流度急剧增加且振荡幅度越来越大,加大了着舰的风险性。
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关键词
机舰耦合流场
旋涡
分离
数值模拟
重叠网格法
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职称材料
基于速度分裂法的翼型阵风响应及减缓数值模拟
被引量：
1
7
作者
高坤
郭同庆
+2 位作者
纪哲翰
周迪
陆志良
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2023年第4期84-95,I0002,共13页
国内现阶段飞行器阵风响应CFD模拟通常采用网格速度法(FVM),而近年提出的更为准确的速度分裂法(SVM)目前主要针对刚性飞行器阵风响应分析。本文将SVM拓展至弹性翼型的One-Minus-Cosine阵风响应计算和减缓研究。基于动态网格系统非定常Na...
国内现阶段飞行器阵风响应CFD模拟通常采用网格速度法(FVM),而近年提出的更为准确的速度分裂法(SVM)目前主要针对刚性飞行器阵风响应分析。本文将SVM拓展至弹性翼型的One-Minus-Cosine阵风响应计算和减缓研究。基于动态网格系统非定常Navier-Stokes方程,将阵风条件下的速度场分解为阵风速度与背景速度的叠加,理论推导出SVM阵风模拟控制方程,结果表明,FVM是SVM忽略源项后的一种近似方法。进一步建立起弹性翼型阵风响应预测的CFD/CSD时域耦合算法和基于俯仰控制的阵风响应减缓数值模拟方法。算例分析了NACA0012刚性及弹性翼型的One-Minus-Cosine阵风响应,计算结果与文献数据一致,在此基础上分析了阵风尺度、黏性和结构弹性对阵风响应的影响。开展了NACA64A010弹性翼型One-Minus-Cosine阵风减缓模拟,结果表明:单一的沉浮速度控制输入量更有利于减缓阵风载荷峰值,而沉浮速度、俯仰角相结合的控制输入量则能同时减缓翼型的沉浮和俯仰运动。本文工作可为三维飞行器阵风响应和减缓研究提供参考。
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关键词
阵风响应
网格速度法
速度分裂法
气动弹性
载荷减缓
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职称材料
低温风洞运行压比相关性研究及应用
被引量：
1
8
作者
黄知龙
王宁
廖达雄
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2021年第5期1-6,共6页
低温风洞流场参数快速精确控制需要建立驱动风扇功率与马赫数、雷诺数、压力和温度等运行参数间准确动态传递模型。以0.3 m低温风洞初步运行压比和状态参数测试数据为对象,归纳分析发现风洞运行压比与试验马赫数平方成近似线性关系,且...
低温风洞流场参数快速精确控制需要建立驱动风扇功率与马赫数、雷诺数、压力和温度等运行参数间准确动态传递模型。以0.3 m低温风洞初步运行压比和状态参数测试数据为对象,归纳分析发现风洞运行压比与试验马赫数平方成近似线性关系,且相同马赫数下测试数据点分布与雷诺数成有序关系,基于该特性成功构造马赫数和雷诺数组合幂函数,并建立风洞运行压比与组合幂函数的线性关联式。结果表明在马赫数小于1.0和宽广雷诺数变化范围下该动态模型与测试数据具有良好的一致性。同时,利用空气动力学方程式也推导验证了该动态模型的理论正确性。该动态模型的建立使得风洞运行液氮需求和压缩机功率以相对简单的方式与试验状态相关联,将其应用于风洞前馈控制,必将简化风洞控制流程,缩短每个数据点的稳定时间,节约液氮消耗量。
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关键词
前馈控制
传递函数
压比
低温
跨声速风洞
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职称材料
简化护卫舰的尾流场优化研究
被引量：
1
9
作者
李通
王逸斌
+1 位作者
赵宁
邓思强
《船舶力学》
EI
CSCD
北大核心
2023年第1期10-22,共13页
小型舰船在航行中,机库后方产生的不稳定回流区会影响舰载机在甲板上的作业。为了改善舰面流场,保障舰载机在甲板上的安全起降,基于改进的简化护卫舰外形(MSFS),首先结合计算流体力学和人工神经网络方法,预测不同的机库长度L和宽度W对...
小型舰船在航行中,机库后方产生的不稳定回流区会影响舰载机在甲板上的作业。为了改善舰面流场,保障舰载机在甲板上的安全起降,基于改进的简化护卫舰外形(MSFS),首先结合计算流体力学和人工神经网络方法,预测不同的机库长度L和宽度W对应的回流区大小,建立两种神经网络下的回流区响应面,然后在该响应面上使用粒子群算法得到优化的舰船结构。结果表明:回流区长度随着L和W的变化呈现出明显的非线性变化;与数值模拟结果相比,误差逆传播神经网络得到的回流区长度最大相对误差约为0.9%,径向基函数神经网络得到的最大相对误差约为2.2%;两种神经网络下得到的预测回流区响应面在整体上较为相似,且在两个预测响应面上优化得到的最小回流区长度都为1.93H,和数值模拟结果之间的相对误差约为0.5%。
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关键词
计算流体力学
数值模拟
人工神经网络
优化
舰船尾流场
回流区
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职称材料
斜风来流下纵摇运动对机-舰耦合流场的影响
被引量：
1
10
作者
李通
刘戈
+2 位作者
宗昆
赵宁
王逸斌
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2023年第3期77-88,I0002,共13页
机-舰耦合流场是一个复杂紊乱的非定常流场,舰船的六自由度摇摆运动会进一步恶化飞行甲板上方的流场环境。为了探究舰船的摇摆运动对飞行甲板上方机-舰耦合流场的影响,基于简化护卫舰SFS2和旋翼的耦合模型,对两种斜风状态下、纵摇运动...
机-舰耦合流场是一个复杂紊乱的非定常流场,舰船的六自由度摇摆运动会进一步恶化飞行甲板上方的流场环境。为了探究舰船的摇摆运动对飞行甲板上方机-舰耦合流场的影响,基于简化护卫舰SFS2和旋翼的耦合模型,对两种斜风状态下、纵摇运动中的机-舰耦合流场进行了数值模拟,分析了纵摇运动对机-舰耦合流场结构和旋翼拉力的影响,对比了两种斜风状态下的流场差异。研究结果表明:随着舰船的纵摇运动,机库后方形成的不稳定混合涡结构和垂向气流会对旋翼气动力造成明显的影响,旋翼拉力出现了近似周期性的变化,与纵摇运动的周期一致,但各观测点处的速度分量均未出现周期性的变化;旋翼拉力在甲板上浮至水平位置附近时最大,在甲板下沉至水平位置附近时最小,对于左舷和右舷来流,拉力分别降低了约13%和6%,因此飞行员要认识到纵摇运动带来的拉力损失,确保直升机具有足够的操纵量,以便能及时调整总距来保证直升机在该状况下的起降安全性。
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关键词
舰面流场
机-舰耦合流场
非定常
纵摇
计算流体力学
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职称材料
题名
深度强化学习在翼型分离流动控制中的应用
被引量：
3
1
作者
姚张奕
史志伟
董益章
机构
南京航空航天大学非定常空气动力学与流动控制工业和信息化部重点实验室
出处
《实验流体力学》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期55-64,共10页
文摘
搭建了基于深度强化学习(DRL)的射流闭环控制系统,在NACA0012翼型上开展了大迎角分离流动控制实验研究。NACA0012翼型弦长200 mm,实验风速10 m/s,雷诺数1.36×10^(5)。射流激励器布置在翼型上表面,通过电磁阀进行无级控制。将翼型表面的压力系数和智能体自身的动作输出作为智能体的观测量,以翼型后缘压力系数为奖励函数,对智能体进行训练。结果表明:经过训练的智能体成功地抑制了大迎角下的流动分离,比定常吹气的费效比降低了50%;智能体可以将翼型后缘压力系数稳定地控制在目标值附近;状态输入和奖励函数的改变会对最终的训练效果产生不同影响。
关键词
人工智能
深度强化学习
射流控制
流动控制
流动分离
Keywords
artificial intelligence
Deep Reinforcement Learning
jet flow control
flow control
flow separation
分类号
V211 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
椭球体头部高超声速飞行器FADS技术实验研究
2
作者
王傲
顾蕴松
赵冬凯
王维新
关兴太
机构
南京航空航天大学非定常空气动力学与流动控制工业和信息化部重点实验室
出处
《实验流体力学》
2025年第4期62-74,共13页
基金
国防创新特区项目(22-T001-02-ZT-01-011)。
文摘
相较于以探针、风标为代表的传统大气数据系统,嵌入式大气数据传感(FADS)系统在热防护、隐身性及测量精度方面更能满足高超声速飞行器任务需求。针对头部为椭球体的升力体构型高超声速飞行器,在风洞缩比实验模型头部布置11个测压孔,综合考虑迎角及侧滑角角度敏感性、马赫数解算精度和多冗余度等影响因素,分析选取了角度和马赫数解算时的测压孔配置方案。结合三点法与拟合算法的优势,建立了高超声速条件下的椭球体头部飞行器嵌入式大气数据传感系统解算方法,并对椭球体头部和激波带来的气流角放大效应进行修正。Ma=6的风洞实验结果表明:高超声速FADS系统解算方法的角度解算不确定度优于0.41°、准度优于0.38°,马赫数解算不确定度优于1.1%、准度优于0.52%。
关键词
嵌入式大气数据传感
椭球体头部高超声速飞行器
气流角放大效应
解算方法
高超声速风洞实验
Keywords
FADS
ellipsoid nosecap hypersonic vehicle
amplified airflow angle effect
solution algorithm
hypersonic wind tunnel experiments
分类号
O355 [理学]
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职称材料
题名
离散速度方法及其在跨流域问题中的应用研究进展
被引量：
1
3
作者
杨鲤铭
李志辉
舒昌
机构
南京航空航天大学
航空
学院
南京航空航天大学非定常空气动力学与流动控制工业和信息化部重点实验室
中国
空气
动力
研究与发展中心超高速
空气
动力
研究所
国家计算流体
力学
实验室
新加坡国立
大学
机械工程系
出处
《南京航空航天大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期537-551,共15页
基金
江苏省自然科学基金(BK20210273)
江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)。
文摘
往返大气层跨流域飞行器的气动力和气动热计算一直是当前流体力学研究的难点和热点之一。由于该类飞行器面临的流动场景不再是单一的连续流或稀薄流,采用Navier-Stokes方程求解器或DSMC方法均不能获得全流域的准确结果。近年来,以不依赖于连续性假设的Boltzmann模型方程为基础,通过在位置空间和速度空间同时离散求解该方程,实现了跨流域问题的统一求解。本文对该类算法的研究进展进行回顾和分析,着重介绍气体动理论统一算法(Gas kinetic unified algorithm,GKUA)、统一气体动理学格式(Unified gas kinetic scheme,UGKS)和改进离散速度方法(Improved discrete velocity method,IDVM)3种数值途径,分析它们的基本假设和实现方式,关注它们目前取得的进展和应用情况。同时,本文还将IDVM进一步扩展到非定常情形,以便用于非定常跨流域问题求解。最后,本文对该类算法存在的一些问题进行讨论,期望在后续的研究中能予以解决。
关键词
计算流体力学
BOLTZMANN方程
离散速度方法
跨流域问题
非定常流动
Keywords
computational fluid mechanics
Boltzmann equation
discrete velocity method
all Knudsen number flows
unsteady flows
分类号
O356 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
舰载直升机-舰船耦合流场数值计算研究综述
被引量：
1
4
作者
王逸斌
马晨阳
李通
赵宁
朱春玲
机构
南京航空航天大学非定常空气动力学与流动控制工业和信息化部重点实验室
中国船舶集团有限公司系统工程研究院
出处
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2023年第3期45-66,44,I0001,共24页
文摘
舰载直升机舰面起降是海上舰载直升机最危险的作业之一,而舰船表面的复杂气流干扰是造成该问题的主要因素之一。本文从孤立舰船舰面流场主要特征分析出发,分别总结了航空母舰与非航空母舰类舰船的主要流动特征,以及舰载直升机-舰船耦合流场的主要流动特征。在此基础上,根据舰船表面流场计算采用的数值方法分类,从无黏流场到黏性流场计算、从定常数值计算到非定常数值计算,系统介绍了国内外的发展情况与主要研究工作。对舰载直升机-舰船耦合流场数值研究,根据采用的模型与耦合方法分类,从动量盘简化耦合模型到完整直升机模型、从单向耦合到双向耦合,介绍了国外的发展历程及主要相关工作。期望舰面流场以及机-舰耦合流场数值计算主要方法的探讨,能为后期机-舰耦合流场研究及机-舰适配性研究提供参考。
关键词
舰载直升机
载机舰
机-舰耦合流场
数值计算
尾流
Keywords
shipborne helicopter
carrier
ship-helicopter coupled flowfield
numerical simulation
wake
分类号
V211.3 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
舰船纵摇突变对舰面流场的影响
被引量：
6
5
作者
李通
王逸斌
赵宁
机构
南京航空航天大学非定常空气动力学与流动控制工业和信息化部重点实验室
出处
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2021年第3期80-89,I0002,共11页
基金
国家数值风洞工程
江苏高校优势学科建设工程资助项目。
文摘
舰船在海上航行时会受到海浪的影响而产生横摇、纵摇等不同方向上的运动,同时海浪的随机性也会造成舰船摇摆参数发生变化,扰乱舰面流场,增加舰载直升机在甲板上方作业的危险性。为了保障舰载直升机在舰船上的起降和其他甲板作业的安全性,现基于两栖攻击舰的简化模型,通过计算流体力学方法,在纵摇状态下对舰面流场进行数值模拟,将不规则的纵摇运动简化为具有周期性的简谐运动,采用动网格方法来实现舰船的摇摆。首先定性分析了甲板上方涡结构的发展以及舰船纵摇周期和振幅的突变对流场结构带来的影响,其次通过垂向速度的变化对动态舰面流场做了进一步的定量分析。结果表明:当舰船突然开始纵摇或纵摇周期减半后,上层建筑和舰尾附近的位置要滞后于舰首一段时间才能建立起周期性流动,同时纵摇的加速导致了流场的恶化。当纵摇振幅减半后,相当于舰船的"静息期",流场变化平缓,垂向速度变化范围明显减小,有利于舰载直升机的降落。对于不同的纵摇状态,甲板上方各观测点垂向速度的波动都随高度的降低而增强,特别是舰首靠近甲板区域的波动最强。舰载机飞行员在进行甲板作业时应针对纵摇突变带来的影响,及时采取相应措施以保障作业安全。
关键词
计算流体力学
数值模拟
舰面流场
非定常
动网格
纵摇
Keywords
computational fluid dynamics
numerical simulation
ship airwake
unsteadiness
dynamic mesh
pitching
分类号
U674 [交通运输工程—船舶及航道工程]
V211.3 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
在线阅读
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职称材料
题名
直升机与舰船耦合流场的旋涡与分离特性
被引量：
2
6
作者
苏萁
王逸斌
赵宁
机构
南京航空航天大学非定常空气动力学与流动控制工业和信息化部重点实验室
出处
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2020年第5期971-979,I0003,共10页
基金
江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)。
文摘
直升机的舰面起降安全性问题一直受到广泛关注,舰船尾流和旋翼涡流的相互干扰耦合,对舰载直升机的操纵产生了极大威胁。为了克服稳态计算和动量源法的局限性,采用重叠网格法模拟旋翼的转动,对直升机舰面悬停和下降过程中的非定常耦合流场进行了数值计算。结果表明,重叠网格法能够更准确地捕捉旋翼涡流场的细节。直升机舰面悬停过程中,旋翼拉力系数逐渐收敛并表现为稳定的周期性波动,桨尖涡呈螺旋状脱落,与机库后方回流区及舷涡发生干扰,流场的非定常效应明显;直升机着舰过程中,回流区的再附点先向舰尾方向移动然后逐渐向舰首方向移动,桨尖涡与舰面旋涡的挤压碰撞加剧,使得旋翼拉力系数产生显著振荡,耦合流场的湍流度急剧增加且振荡幅度越来越大,加大了着舰的风险性。
关键词
机舰耦合流场
旋涡
分离
数值模拟
重叠网格法
Keywords
coupled flow field of helicopter and ship
vortex
separation
numerical simulation
overset mesh method
分类号
V211.52 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
基于速度分裂法的翼型阵风响应及减缓数值模拟
被引量：
1
7
作者
高坤
郭同庆
纪哲翰
周迪
陆志良
机构
南京航空航天大学非定常空气动力学与流动控制工业和信息化部重点实验室
出处
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2023年第4期84-95,I0002,共13页
基金
国家自然科学基金(11872212,12102187)
江苏省高校优势学科建设工程资助项目。
文摘
国内现阶段飞行器阵风响应CFD模拟通常采用网格速度法(FVM),而近年提出的更为准确的速度分裂法(SVM)目前主要针对刚性飞行器阵风响应分析。本文将SVM拓展至弹性翼型的One-Minus-Cosine阵风响应计算和减缓研究。基于动态网格系统非定常Navier-Stokes方程,将阵风条件下的速度场分解为阵风速度与背景速度的叠加,理论推导出SVM阵风模拟控制方程,结果表明,FVM是SVM忽略源项后的一种近似方法。进一步建立起弹性翼型阵风响应预测的CFD/CSD时域耦合算法和基于俯仰控制的阵风响应减缓数值模拟方法。算例分析了NACA0012刚性及弹性翼型的One-Minus-Cosine阵风响应,计算结果与文献数据一致,在此基础上分析了阵风尺度、黏性和结构弹性对阵风响应的影响。开展了NACA64A010弹性翼型One-Minus-Cosine阵风减缓模拟,结果表明:单一的沉浮速度控制输入量更有利于减缓阵风载荷峰值,而沉浮速度、俯仰角相结合的控制输入量则能同时减缓翼型的沉浮和俯仰运动。本文工作可为三维飞行器阵风响应和减缓研究提供参考。
关键词
阵风响应
网格速度法
速度分裂法
气动弹性
载荷减缓
Keywords
gust response
field velocity method
split velocity method
aeroelasticity
load alleviation
分类号
V211.47 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
低温风洞运行压比相关性研究及应用
被引量：
1
8
作者
黄知龙
王宁
廖达雄
机构
南京航空航天大学
中国
空气
动力
研究与发展中心
出处
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2021年第5期1-6,共6页
基金
国家自然科学基金(52076164)。
文摘
低温风洞流场参数快速精确控制需要建立驱动风扇功率与马赫数、雷诺数、压力和温度等运行参数间准确动态传递模型。以0.3 m低温风洞初步运行压比和状态参数测试数据为对象,归纳分析发现风洞运行压比与试验马赫数平方成近似线性关系,且相同马赫数下测试数据点分布与雷诺数成有序关系,基于该特性成功构造马赫数和雷诺数组合幂函数,并建立风洞运行压比与组合幂函数的线性关联式。结果表明在马赫数小于1.0和宽广雷诺数变化范围下该动态模型与测试数据具有良好的一致性。同时,利用空气动力学方程式也推导验证了该动态模型的理论正确性。该动态模型的建立使得风洞运行液氮需求和压缩机功率以相对简单的方式与试验状态相关联,将其应用于风洞前馈控制,必将简化风洞控制流程,缩短每个数据点的稳定时间,节约液氮消耗量。
关键词
前馈控制
传递函数
压比
低温
跨声速风洞
Keywords
feed-forward control
transfer function
pressure ratio
cryogenic
transonic wind tunnel
分类号
V211.74 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
简化护卫舰的尾流场优化研究
被引量：
1
9
作者
李通
王逸斌
赵宁
邓思强
机构
中国船舶集团有限公司系统工程研究院
南京航空航天大学非定常空气动力学与流动控制工业和信息化部重点实验室
出处
《船舶力学》
EI
CSCD
北大核心
2023年第1期10-22,共13页
基金
南京航空航天大学研究生跨学科创新基金(KXKCXJJ202003)
国家数值风洞工程资助项目(NNW2018-ZT1A02)
江苏高校优势学科建设工程资助项目。
文摘
小型舰船在航行中,机库后方产生的不稳定回流区会影响舰载机在甲板上的作业。为了改善舰面流场,保障舰载机在甲板上的安全起降,基于改进的简化护卫舰外形(MSFS),首先结合计算流体力学和人工神经网络方法,预测不同的机库长度L和宽度W对应的回流区大小,建立两种神经网络下的回流区响应面,然后在该响应面上使用粒子群算法得到优化的舰船结构。结果表明:回流区长度随着L和W的变化呈现出明显的非线性变化;与数值模拟结果相比,误差逆传播神经网络得到的回流区长度最大相对误差约为0.9%,径向基函数神经网络得到的最大相对误差约为2.2%;两种神经网络下得到的预测回流区响应面在整体上较为相似,且在两个预测响应面上优化得到的最小回流区长度都为1.93H,和数值模拟结果之间的相对误差约为0.5%。
关键词
计算流体力学
数值模拟
人工神经网络
优化
舰船尾流场
回流区
Keywords
computational fluid dynamics
numerical simulation
artificial neural network
optimization
ship airwake
recirculation zone
分类号
V221.3 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
斜风来流下纵摇运动对机-舰耦合流场的影响
被引量：
1
10
作者
李通
刘戈
宗昆
赵宁
王逸斌
机构
中国船舶集团有限公司系统工程研究院
哈尔滨工程
大学
船舶工程学院
南京航空航天大学非定常空气动力学与流动控制工业和信息化部重点实验室
出处
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2023年第3期77-88,I0002,共13页
文摘
机-舰耦合流场是一个复杂紊乱的非定常流场,舰船的六自由度摇摆运动会进一步恶化飞行甲板上方的流场环境。为了探究舰船的摇摆运动对飞行甲板上方机-舰耦合流场的影响,基于简化护卫舰SFS2和旋翼的耦合模型,对两种斜风状态下、纵摇运动中的机-舰耦合流场进行了数值模拟,分析了纵摇运动对机-舰耦合流场结构和旋翼拉力的影响,对比了两种斜风状态下的流场差异。研究结果表明:随着舰船的纵摇运动,机库后方形成的不稳定混合涡结构和垂向气流会对旋翼气动力造成明显的影响,旋翼拉力出现了近似周期性的变化,与纵摇运动的周期一致,但各观测点处的速度分量均未出现周期性的变化;旋翼拉力在甲板上浮至水平位置附近时最大,在甲板下沉至水平位置附近时最小,对于左舷和右舷来流,拉力分别降低了约13%和6%,因此飞行员要认识到纵摇运动带来的拉力损失,确保直升机具有足够的操纵量,以便能及时调整总距来保证直升机在该状况下的起降安全性。
关键词
舰面流场
机-舰耦合流场
非定常
纵摇
计算流体力学
Keywords
ship airwake
ship-helicopter coupled flowfield
unsteady
pitching
computational fluid dynamics
分类号
V211.3 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
深度强化学习在翼型分离流动控制中的应用
姚张奕
史志伟
董益章
《实验流体力学》
CAS
CSCD
北大核心
2022
3
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职称材料
2
椭球体头部高超声速飞行器FADS技术实验研究
王傲
顾蕴松
赵冬凯
王维新
关兴太
《实验流体力学》
2025
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职称材料
3
离散速度方法及其在跨流域问题中的应用研究进展
杨鲤铭
李志辉
舒昌
《南京航空航天大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022
1
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职称材料
4
舰载直升机-舰船耦合流场数值计算研究综述
王逸斌
马晨阳
李通
赵宁
朱春玲
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2023
1
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职称材料
5
舰船纵摇突变对舰面流场的影响
李通
王逸斌
赵宁
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2021
6
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职称材料
6
直升机与舰船耦合流场的旋涡与分离特性
苏萁
王逸斌
赵宁
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2020
2
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职称材料
7
基于速度分裂法的翼型阵风响应及减缓数值模拟
高坤
郭同庆
纪哲翰
周迪
陆志良
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2023
1
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职称材料
8
低温风洞运行压比相关性研究及应用
黄知龙
王宁
廖达雄
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2021
1
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职称材料
9
简化护卫舰的尾流场优化研究
李通
王逸斌
赵宁
邓思强
《船舶力学》
EI
CSCD
北大核心
2023
1
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职称材料
10
斜风来流下纵摇运动对机-舰耦合流场的影响
李通
刘戈
宗昆
赵宁
王逸斌
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2023
1
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职称材料
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