摘要：经过多年的研究发展,现代大型客机的气动性能已经得到了相当大的改善,在节能减排等方面取得了很大的进步。然而,基于目前气动构型的减阻优化设计已趋于极限,每减小一个阻力单位(阻力系数变化△C_(d)=0.0001)都带来了很大的难度。近年来,随着一系列节能减排环保要求的提出[1],进一步减阻从而减少CO_(2)的排放成了未来民用航空飞机设计最主要的挑战。

摘要：在跨声速飞行时,激波控制鼓包不仅能够减弱机翼上表面的激波强度从而降低波阻,对跨声速抖振也有一定的改善作用。通过URANS方法数值模拟来探究二维激波控制鼓包对OAT15A超临界翼型跨声速抖振性能的影响规律,并研究以巡航设计点减阻与抖振状态减振2种目标设计的鼓包的区别。以巡航设计点减阻优化设计出的鼓包,在抖振条件下,能够推迟了翼型上表面的压力恢复,减弱了激波与边界层的相互干扰作用,达到减弱抖振幅度的效果,然而不能对抖振实现完全抑制。通过改变鼓包相对位置、高度和长度计算得到鼓包参数对抖振的影响规律,分析典型流场得到鼓包抑制抖振现象的工作机理是:鼓包减弱了激波强度的同时,阻碍了鼓包尾部边界层向上游移动与激波相互干扰,从而稳定了激波抖振现象。另外,基于巡航设计点减阻设计的2个鼓包相对参考位置距离分别为0.04c和0.10c(c为翼型弦长),与同等高度鼓包在抖振状态完全抑制抖振且不降低升力的位置范围的[-0.01,0.02]c和[0.01,0.08]c不同,二者位置最小相差0.02c,而鼓包这段距离差异对巡航特性和抖振性能都有着重要影响作用。总而言之,以巡航设计点减阻与抖振状态减振2种目标设计得到鼓包位置上存在偏差,工程设计中应当综合考虑在二者中做出权衡取舍,才能设计出综合性能更好的激波控制鼓包来提升翼型的跨声速性能。

摘要：建立了并行EGO全局优化算法框架,并将其应用于二维和三维激波控制鼓包减阻优化设计当中。EGO全局优化算法是一类基于克里金(Kriging)代理模型的全局优化算法,具有自动平衡全局搜索与局部搜索的优点,适合于处理具有少量设计参数但是函数计算耗时很长的优化问题,例如基于计算流体力学的气动优化设计。为考察并行EGO全局优化算法的效率,选用了4个解析优化算例以及二维和三维激波控制鼓包减阻优化问题对克里金信任法、常数取代法以及罚点法等3种启发式并行策略进行了比较。数值实验表明,并行EGO全局优化算法每次取点个数可多达16个之多,加速将近16倍,其中在3种并行策略中又以罚点法效率最高,因而在计算耗时很长的气动外形优化问题当中具有很大的应用前景。

摘要：对采用激波控制鼓包进行超临界机翼的跨声速机翼减阻进行了研究。NASASC(02)-0714被选作超临界翼型。在减阻过程中,升力特性几乎保持不变,这就使得整个机翼的气动特性得到大大改善(提高升阻比)。对激波控制鼓包的高度、长度、展长、个数对减阻效果进行了研究。研究结果表明,对不同鼓包个数在设计马赫数下有近14%和16%的减阻效果,说明了激波控制鼓包减阻的效果。

摘要：本文主要采用CFD方法研究超临界翼型的激波控制鼓包减阻技术,分析了鼓包形状参数对减阻效果和鲁棒性的影响规律.计算结果显示,鼓包的减阻效果受位置影响较大,当鼓包最高点与干净翼型的激波位置相同时减阻效果较好,鼓包高度过高对减阻效果不利,而较长的鼓包可在更大的高度范围内实现减阻.鼓包还可以通过弱化激波,抑制附面层分离,延缓超临界翼型抖振现象的发生.计算结果显示,鼓包减阻技术整体而言工作范围较窄.但经过设计,较长且较低的鼓包可以在较大的升力范围内具有减阻效果,并且减阻效果对形状变化及雷诺数变化不敏感,还能有效提高阻力发散马赫数,鲁棒性要明显优于较短较高的鼓包,具有工程应用的潜力.

摘要：超临界翼型在来流速度超过临界马赫速时会出现激波,导致激波阻力迅速增加,为了减小不同飞行条件下的波阻,本文对激波控制鼓包进行了研究。通过集成NURBS曲线建模和CFD仿真模块搭建了鼓包仿真优化平台,对不同流场状态下的鼓包构型优化。以RAE2822翼型为例进行计算,结果表明在非设计状态下,优化得到的鼓包构型可以大幅度降低翼型激波阻力,提高非设计点的气动效率。为了克服单点优化鼓包减阻有效范围小的问题,提出了一种基于形状记忆合金的二维自适应鼓包设计概念.自适应鼓包能够根据温度调节自身构型,对不同流场状态下的激波进行控制。

摘要：激波控制鼓包SCB是一种减小激波阻力的流动控制技术。为了解决固定挠度鼓包工作范围较窄的问题,提出了一种具有双向记忆效应的形状记忆合金SMA鼓包,通过控制SMA鼓包的温度来改变其挠度。SMA鼓包最大可回复位移为6.1mm,为鼓包变形区域的2.65%。针对迟滞现象对鼓包挠度控制的影响,基于(Krasnosel′skii-Pokrovskii,KP)模型对SMA鼓包的温度/挠度迟滞特性进行了建模研究。采用粒子群算法来辨识模型参数,辨识得到的迟滞模型最大误差为0.107mm。设计了2种基于KP模型的PID控制方案,一种为无迟滞补偿的单目标PID控制,一种为迟滞逆模型前馈补偿的双目标PID控制。仿真与实验结果表明,迟滞逆模型前馈补偿的双目标PID控制时域性能优于无迟滞补偿的单目标PID控制。