摘要：基于叶素动量理论、升力线及面元法等的涵道螺旋桨桨叶设计方法,由于方法本身存在诸多简化,故设计结果一般同真实性能存在一定偏差。而基于更为准确的CFD求解方法所进行的设计及优化设计等,由于需进行大量CFD计算,设计效率偏低。因此,为使设计具备快速性的同时也具备较高的准确性,基于叶素动量理论,通过CFD计算对设计进行修正,提出一种涵道螺旋桨桨叶高效设计方法。在设计过程中通过对入流角及迎角进行修正,提高了设计的精度,而修正系数通过CFD结果反解得到。初步设计后,经过修正系数求解、再设计进行迭代,可快速得到满足设计需求的涵道螺旋桨。对不同状态涵道螺旋桨的设计表明,该设计方法基本进行2次CFD计算与再设计便可满足设计要求,设计高效的同时具有较好的设计精度。

摘要：基于叶素动量理论的对转涵道风扇桨叶设计方法虽然设计速度快,但设计精度不高。为提高设计方法的设计精度,同时保留设计的快速性,通过CFD计算对基于叶素动量理论的桨叶快速设计方法进行修正,提出一种耦合CFD修正的对转涵道风扇桨叶高效设计方法。通过CFD计算与修正设计的不断迭代,可使设计结果收敛至CFD计算结果,得到满足设计要求的桨叶。结果表明:MRF方法对对转涵风扇性能的求解精度不足,需采用非定常CFD方法。而通过CFD计算结果修正桨叶的拉力占比、入流角及叶素气动力后,对转涵道风扇总拉力设计精度提高10.4%,扭矩设计精度提高18.2%。文中提出的高效设计方法只需进行少量的CFD计算修正便能较好地满足设计要求,进行加速处理后,设计效率进一步提高25%。

摘要：基于叶素动量理论及涡流理论的螺旋桨快速设计方法,由于设计采用的叶素气动力与真实情况存在差异,设计的螺旋桨存在拉力偏差,且不能保证较高的效率。为解决此问题,采用螺旋桨数值模拟的结果对设计进行修正。假设桨叶叶素最大升阻比对应的气动力沿径向相同,可通过数值模拟结果反解该气动力,再根据所得气动力进行螺旋桨的重新设计,建立耦合CFD修正的螺旋桨快速设计方法。结果表明,对于太阳能无人机小型螺旋桨的设计,本文设计方法一方面能够较好地满足拉力要求,另一方面相比于传统设计方法螺旋桨效率可提高2.75%。在采用代理优化的方法对螺旋桨翼型进行优化后,相比于传统设计方法螺旋桨效率进一步提高了3.95%。且该方法只需进行少量的CFD计算即可,相比于直接采用数值模拟优化螺旋桨的弦长及扭转角分布,设计周期更短。

摘要：从螺旋桨设计出发,通过设计合适的螺旋桨,得到有利的螺旋桨滑流形式,进而改善螺旋桨/机翼构型中机翼的气动特性。通过改变螺旋桨径向拉力分布控制螺旋桨滑流,提出一种根据给定拉力分布进行螺旋桨设计的方法,并验证方法的可行性。将最小能量损失设计的螺旋桨与不同拉力分布形式设计的螺旋桨应用于多螺旋桨/机翼构型中,研究螺旋桨变化对其后机翼气动特性的影响。结果表明:通过改变螺旋桨拉力分布能够改变螺旋桨滑流,进而改变后方机翼的气动特性。拉力分布较为和缓的螺旋桨,虽其本身效率有所下降,但能够对后方机翼带来增升减阻的效果,相比于最小能量损失设计结果,升阻比可提高9.94%。

摘要：针对半环形式翼上螺旋桨构型,研究了螺旋桨-机翼耦合流场特性,并以短距起降(STOL)状态最优升阻特性为目标对机翼翼型进行全局优化。首先,针对螺旋桨-气动面耦合构型,通过动量源法与真实桨叶模型CFD的计算对比,分析动量源法用于该构型设计分析的可行性。其次,为得到有利于桨-翼耦合特征的新翼型,建立了翼上螺旋桨构型自由型面变形(FFD)参数化模型,采用遗传算法对翼上螺旋桨构型机翼翼型进行全局寻优设计,分析了优化翼型参数及流场变化规律。最后,将优化翼型用于三维半环形机翼,分析其流场特性与二维计算结果的异同,验证二维翼型优化的有效性。结果表明:真实桨叶多重参考系(MRF)方法不能准确计算翼上螺旋桨构型下的流场结构,而动量源法计算结果与真实桨叶滑移网格非定常方法较为吻合;采用二维动量源CFD方法进行翼型的遗传算法优化是有效的,受半涵道的保护,二维优化翼型的优势在三维构型中得到了有效继承;翼上螺旋桨构型的翼型优化应当着重关注翼面曲率变化,在本文计算状态下,通过增加桨盘附近翼面曲率、保持附着流动来加强Coanda效应,有效实现了气动增升,优化后机翼升力提高了22.51%,显著减弱桨盘后高压区并产生二次吸力峰值,同时保持了机翼负阻力特性。

摘要：将分解模型(decomposition model)按照输入参数、构造方法及特性分为3类,选择拉萨、西安、上海2016年辐射观测值作为实验数据,引入精确度分值(accuracy score,AS)作为模型适应性评判标准,研究晴、多云、阴3种天气类型下分解模型适应性规律以及针对不同天气类型适应模型形式。结果表明天气类型对模型的适应性有显著影响,即由晴到阴模型整体适应性呈下降趋势;当天气特别晴朗时第Ⅱ类模型适应性明显优于其他两类模型,而对于其他天气类型第Ⅰ类的C.P.R模型适应性最好。利用天气类型适应模型,3个地区全年逐时总辐射误差平均可减小3%,平均绝对误差百分率(PMAE)在20%~25%之间,均方根误差百分率(PRMSE)在26%~32%之间。可见利用天气适应模型能够有效减小估算误差,逐时总辐射数据精度能够满足建筑节能设计需求。

摘要：基于某手抛式小型飞翼布局太阳能无人机的应用需求,开展俯仰力矩约束下高升力、失速和缓的低雷诺数反弯翼型优化设计研究。结合特定低雷诺数下翼型算例,验证了准定常和非定常数值模拟方法求解低雷诺数转捩流动问题和大迎角失速分离流动问题的准确性和可靠性;基于CST参数化方法、MIGA优化算法、Kriging代理模型等搭建了低雷诺数反弯翼型优化设计框架;以NACA 8-H-12反弯翼型作为基准进行优化设计研究,结果表明:优化翼型在大迎角状态下的失速特性及升阻特性得到显著改善,设计结果有利于小型飞翼布局太阳能无人机的手抛式起飞及高升力长航时飞行。

摘要：基于分布式电推进飞行器创新性发展理念,以螺旋桨滑流耦合下机翼气动效率最优为目标开展螺旋桨诱导流场重构设计研究。首先,通过构建基于动量源方法的准定常数值模拟技术,建立了螺旋桨桨盘载荷分布与诱导流场特性之间的联系;然后,基于对螺旋桨桨盘气动载荷分布曲线的参数化控制,提出了螺旋桨诱导流场重构优化设计思想及设计方法;最后,通过相关设计结果的对比分析验证了所提出螺旋桨诱导流场重构设计思想及设计方法的有效性和可靠性。结果表明:与等拉力最小诱导损失螺旋桨相比较,基于所提出诱导流场重构设计思想设计得到的螺旋桨最优气动载荷分布耦合下的机翼气动效率得到显著改善,在本文设计状态下,机翼翼段计算升力相对提高10.40%,计算阻力相对降低7.05%,计算升阻比相对增大18.77%。

摘要：以分布式混合电推进飞行器技术研究为背景,针对分布式动力翼在前飞状态下动力/气动耦合特性开展数值模拟及分析。首先,通过对分布式动力翼各部件进行合理拆解,结合超椭圆方程、四阶Bezier曲线、CST (Class Function/Shape Function Transformation)参数化方法等构建了分布式动力翼复杂对象的参数化模型。然后,依次对动力翼二维剖面翼型、动力翼单元翼段、分布式动力翼整体动力/气动耦合特性进行了数值研究,并与常规翼型-机翼进行了对比分析。最后,梳理了分布式动力翼内外流耦合与其二维-单元-整体特性之间的内在联系,提出了关于分布式动力翼动力/气动耦合设计思路的建议。

摘要：将TSP、地质雷达技术用于千岛湖配水工程灰岩区隧洞超前预报,简述了两种物探方法的原理,统计了完整性较好的灰岩与砂质岩对应的TSP指标范围,采用有限差分法模拟了地震波在隧洞前方遭遇大型溶洞时的波场特性,总结了岩性变化、溶洞、溶蚀带对应的物探异常规律。结论如下:地质雷达是溶洞、溶蚀带探测较理想的手段,其电磁异常特征表现为反射波振幅强,同相轴错断或呈双曲线状,并伴随一定程度的多次反射,含泥溶腔主频较空腔偏低,但多大于50MHz;同等质量级别下灰岩对应TSP各物理力学指标较粉砂岩或泥质砂岩偏好;大型空腔对应TSP纵波波速、密度及杨氏模量偏低,TSP对小型溶腔或溶蚀带探测敏感度较差,有时仅体现为反射层密集。