摘要：声爆抑制问题是新一代环保型超声速客机研发过程中亟需解决的关键技术瓶颈之一。提出了一种降低超声速飞行器声爆的主动控制方法,主要是在翼型下表面前缘附近处开口进行吸气,同时在翼型下表面后缘附近进行喷气,且保持吸气量与喷气量相等。分别以菱形翼型和NACA0008翼型作为基准算例,研究了吸气口与喷气口位置、气体质量流量以及飞行迎角对地面声爆最大过压、阻力系数以及升阻比的影响。结果表明该方法能够显著地降低超声速飞行器声爆水平以及阻力,并且后缘处喷气比前缘处吸气更容易达到降噪的效果。将主动控制方法应用于基准菱形(NACA0008)翼型后,当气流质量流量为6.5 kg/s(7.5 kg/s)时,最大正过压值降低了12.87%(12.85%),最大负过压值的绝对值降低了33.83%(56.77%),阻力系数降低了9.50%(10.96%)。可见文中提出的低声爆方法效果良好,为新一代低声爆超声速客机的设计提供了有益的参考。

摘要：CFD技术为带有气动力非线性的气动弹性分析提供了一种研究途径,但是基于CFD的气动弹性直接数值模拟方法的计算量很大,不便开展定性分析和参数设计.基于CFD的非定常气动力模型的降阶技术为缓解计算效率与计算精度之间的矛盾以及系统的复杂性与易分析、易设计性之间的矛盾提供了行之有效的技术途径.综述了近年来发展的两类基于CFD技术的非定常气动力降阶技术和一种非线性气动力的谐波平衡方法,以及这些方法在非线性气动弹性研究中的运用.对比了各种方法的优越性并作了进一步的展望.

摘要：文中在已经设计的单分量、二分量和三分量微型飞行器天平的基础上,运用正交优化算法,又改进设计了一台三分量应变天平。通过该天平在微型飞行器固定翼静态模型和扑翼动态模型的风洞吹风实验,表明该天平具有较高的精度和灵敏度,实验曲线连续光滑,可以较为精确测量微型飞行器的静动态气动性能。

摘要：大迎角气动弹性分析是现代飞行器设计中非常引人瞩目并且复杂的研究课题。采用Navier-Stokes方程求解非定常流场,耦合结构运动方程,在状态空间内实现了70°削尖三角翼涡破裂前后的气动弹性时域模拟。研究显示,前缘分离涡破裂后,流动的非定常脉动特性非常明显,这种非定常效应对机翼气动弹性特性的影响不可忽略。涡破裂前,气动弹性失稳表现为单纯的颤振问题。涡破裂后,破裂漩涡运动引起的外激载荷作用在翼面上引起抖振效应,这时的气动弹性问题可能既不是单纯的颤振问题,也不是单纯的抖振问题,而是颤振和抖振伴生的复杂问题。随着迎角增加,涡破裂点位置前移,破裂漩涡产生的外激载荷增强,抖振效应增强,气动弹性特性呈现明显的颤振与抖振伴生的现象。经功率谱密度分析发现,随着迎角增加,作用在翼面上的脉动载荷增加,对应的峰值频率有降低的趋势。

摘要：随机结构在随机激励作用下的结构响应具有随机不确定性,响应的分布函数(CDF)能够充分地体现响应量分布变化规律,只要掌握了响应的CDF,就可以进一步掌握响应的统计信息。基于响应的CDF,对基本变量的分布参数进行灵敏度分析,可以表明基本变量的随机不确定性对输出响应的随机不确定性的影响程度,从而清楚地表明重要随机变量和非重要随机变量,为降低变量维数和优化设计提供依据。针对承受阵风激励的典型喷气运输机(BAH)的机翼,采用近似解析法、Monte Carlo模拟(MCS)法以及本文所建立的分层线抽样(SLS)方法对机翼的翼根弯矩(RBM)进行CDF求解,并进行CDF的灵敏度分析,通过分析得到第二阶和第五阶模态的质量和频率对阵风响应的CDF影响较大的结论。

摘要：运用非结构混合网格上N S方程的求解技术对三维舵面的粘性绕流进行了计算研究。在物面粘性作用区,运用改进的推进层方法生成三棱柱、金字塔和四面体型混合网格;在其它流动区域采用阵面推进方法生成四面体网格。采用基于重构中心格式的格心有限体积法和SPALART-A LLM ARAS一方程湍流模型对N S方程进行空间离散,运用通量线化假设和最大特征值方法进行雅可比矩阵分裂来实现隐式高斯-赛德尔时间迭代。以某带舵面偏转的机翼模型为数值算例,系统地计算和分析了迎角、舵偏角及马赫数对舵面气动特性和舵面流动分离的影响,并将计算得到的舵面铰链力矩与实验结果进行了对比验证。数值算例表明:该方法可以为三维舵面气动力和铰链力矩的计算与分析提供有效的数值工具。

摘要：为了快速获得不同刚度的叶轮机叶片颤振特性,提出了一种基于系统辨识技术的叶片排非定常气动力建模方法,分析了叶片气动阻尼随叶间相角差和固有频率的变化特性。该方法通过对多叶片通道的某一叶片单独施加一个扫频振动信号,求解一次非定常流场,得到叶片排上每个叶片的气动力响应,通过系统辨识,获得每个叶片的气动力频率响应。根据小扰动流的叠加原理,得到扫频范围内各固有频率下的叶片排所有叶片共同激励的气动力模型,由此进一步得到各个不同固有频率的所有叶间相角差下的气动阻尼。针对STCF4(Standard Test Configuration 4)算例,该方法的计算结果与直接采用计算流体力学(CFD)方法和直接采用谐振信号的降阶方法(ROM)得到的气动阻尼系数吻合得很好。该方法只需进行一次非定常CFD计算就能得到扫频范围内不同固有频率下的气动阻尼特性曲线,极大地提高了计算效率,方便了叶轮机设计初期的气动弹性稳定性参数分析。

摘要：页岩断裂韧度KIC是页岩气储层水力压裂设计的基础参数之一,由于组成的非均质性,常规宏观力学测量方法存在制样困难、力学解释参数不连续、精度偏低等问题.如何及时获取页岩的断裂特性,确保安全高效的工程施工,是当前面临的一大问题.因此,提出了基于微米力学实验的页岩Ⅰ型断裂韧度分析方法,可用于页岩微裂纹起裂、发育直至形成宏观裂纹的机理研究,进行页岩宏观Ⅰ型断裂韧度预测.基于页岩多尺度组成分析,开展了维氏压头和玻氏压头的页岩微米力学实验,分析了页岩残余压痕与压头间的相似关系、有效测试载荷以及压头参数的优化与选择.分析了不同压入载荷下的页岩细观断裂韧度分布特征,开展了宏观巴西圆盘实验,验证页岩微米力学测试方法的适用性.研究结果表明,在有效载荷范围内的页岩细观Ⅰ型断裂韧度波动性较小,当压入载荷过大时,由于岩样压痕区域出现局部剥落导致断裂韧度测量值偏小.与宏观实验的比对分析显示,微米力学实验的KIC平均值为0.86 MPa·√m,直槽切缝巴西圆盘实验得到的KIC平均值为0.92 MPa·√m,两类方法的统计平均值较为接近,页岩局部组成的非均质性使得微米力学测量结果较宏观测试更为分散.研究结果可用于页岩宏观Ⅰ型断裂韧度预测,为有效解决页岩气储层水力压裂参数评价提供新的思路和方法.

摘要：文中运用遗传算法在盒式应变天平上对测量元件进行单目标和多目标优化设计,并利用ABAQUS商用软件建立盒式天平的数学模型。通过有限元受力分析,对比优化前后天平应变梁的灵敏度和刚度变化。结果表明,考虑刚度因素的多目标优化结果优于仅考虑灵敏度的单目标优化;所采用的盒式应变天平遗传算法求解速度快,计算效率高。可见多目标遗传算法可以较好地应用于盒式应变天平元件优化设计。

摘要：针对展向自适应机翼的气动特性随折叠角度变化的问题,以经典翼型NACA0012为基础,设计了内外段比例为7∶1的展向自适应机翼。基于结构化网格和雷诺平均N-S方程,采用自主开发的流场求解器,研究了自适应机翼在不同速域、不同折叠角度情况下的总体气动性能以及操纵特性。从升阻比和机翼表面压力分布两个方面,对比了外段机翼在不同折叠角度下的总体气动效率以及折叠角度对流场特性的影响规律。研究结果表明,自适应机翼的对称变形在合适的折叠角度下可以使亚声速和超声速飞行条件下的气动效率大幅增加,增幅高达28%;亚声速飞行时的高气动效率来源于升力增加和阻力减小的共同作用,而超声速时的高气动效率主要来源于阻力的减小;在跨声速飞行条件下的气动特性随折叠角度变化不明显;非对称变形可以产生明显的用于方向操纵的滚转力矩和偏航力矩。通过将外段机翼折叠到不同角度,展向自适应机翼可以适应不同的飞行工况,获得更好的气动效益,可应用于下一代亚声速或超声速飞机。