摘要：针对船舶由零航速逐渐加速到恒定航速这一过程中的非定常兴波问题,该文采用高阶面元法离散船舶表面,并分布时域格林函数,构建了离散形式的时域边界积分方程,开发了基于三维势流理论的非定常兴波阻力计算求解程序。以Wigley船的加速运动过程为例,该文对时间步长与网格密度等参数进行了收敛性分析。将兴波阻力变化时历、稳定阶段兴波阻力系数和自由面波高的数值计算结果与试验值进行对比,发现结果吻合良好,表明时域格林函数法能有效求解船舶非定常兴波。

摘要：建立了一种基于高阶面元法与模态法的静气动弹性分析方法,并基于此方法对弹性机翼进行了静气动弹性分析.基于机翼几何实体模型建立了三维气动力模型,利用高阶面元法计算气动力,通过模态法实现气动与结构的耦合,以AGARD445.6机翼和一个小展弦比机翼为研究对象,分析了机翼结构弹性变形对气动力的影响.本文重点研究了机翼的气动力系数、翼根载荷、结构变形、不同展向位置的压力分布等参数的变化趋势,并将部分结果与风洞试验、基于风洞试验气动力所得弹性结果进行了对比.结果表明:高阶面元法计算所得气动力具有较高的精确性;基于高阶面元法与模态法的静气动弹性分析方法具有可行性、可靠性和高效性,可以提供较为全面的静气动弹性数据为飞机初步设计参考.

摘要：计算空气动力学的高阶面元法中，将原来位流升力面理论中求解积分方程的问题近似改成求解一组线性代数方程组。针对系数矩阵的特点，采用与所分网络块对应的数据分配方式，并用部分选主元的Ｇａｕｓ－Ｊｏｒｄａｎ算法求逆。分别在４台和８台Ｐｅｎｔｉｕｍ１６６微机组成的并行虚拟机（ＰＶＭ）上运行。当矩阵阶达到２１００时，并行效率分别为９５．４％和９１％。

摘要：采用近、远域结合的方法对深水条件下的双、三体船的尾浪进行了数值计算.近域兴波计算采用基于NURBS的高阶面元法,远域尾浪计算采用波谱函数法.以最大波高作为衡量标准,分析了片体间距对双体船尾浪的影响,及侧体排水量、主侧体纵横向间距等对三体船尾浪的影响.计算结果与部分试验结果的对比验证了该方法的可行性.该研究可为船舶尾浪对环境影响的评估及低尾浪船舶的设计提供一定的理论依据.

摘要：曲线纤维铺层是制造变刚度复合材料层合板的一种新技术,本文以12层曲线纤维复合材料后掠机翼为研究对象,研究了不可压缩流动中后掠机翼的颤振特性优化,分析了纤维方向、优化层数和铺层厚度对颤振特性的影响。数值仿真中分别采用有限元法和高阶面元法建立后掠机翼的结构模型和气动力模型,利用VG法求解后掠机翼的颤振边界。计算结果表明,后掠机翼全部铺层采用曲线纤维时优化后颤振速度,比仅最外层采用时提高31.1%,比全部铺层采用直线纤维时优化后颤振速度提高14.3%。铺层全部采用二维方向可变曲线纤维时的颤振速度比一维角度可变的颤振速度仅提高1.7%,证明纤维方向沿展向可变对颤振边界影响更大。纤维方向和厚度共同优化时,在不改变后掠机翼总厚度的情况下可使后掠机翼的颤振速度再次提高5.4%。研究表明,采用曲线纤维进一步提高了复合材料层合板的可设计性,通过调整曲线纤维路径可以明显改变复合材料后掠机翼的颤振特性。

摘要：气动弹性结构优化技术主要包括约束求解和优化算法两个方面的内容。针对常用的基于低阶面元法的静气动弹性分析方法计算效率高但精度低的特点,建立了一种高效高精度的基于高阶面元法的静气动弹性分析方法。针对当前气动弹性结构优化技术使用单一优化算法导致搜索精度低、收敛速度慢等特点,将遗传算法和分形算法进行结合,发展了一种遗传/分形混合算法。针对气动弹性结构优化计算时间长、设备要求高等特点,引入了Kriging代理模型方法来加快优化速度,减少时间和设备的耗费。最后以某大展弦比客机机翼为算例,采用基于高阶面元法的静气动弹性分析方法求解约束响应样本,用Kriging代理模型方法对约束响应进行模型构建和预测,并将Kriging代理模型和遗传/分形混合优化算法进行结合,构建了一种高效高精度的静气动弹性结构优化方法。优化分析结果表明,Kriging代理模型在静气动弹性响应预测上具有很高的精度,平均误差均在5%以下,副翼效率预测的平均误差甚至低于1%;遗传/分形混合算法相比于单一的遗传算法具有更快的收敛速度和更强的全局寻优能力。

摘要：针对现代飞机设计对于高效率、高精度飞行载荷分析的迫切需求,建立了面向飞机各设计阶段考虑静气动弹性效应的面元法飞行载荷分析方法,并以此为基础构建了飞机各设计阶段气动弹性优化框架,以加快各阶段的迭代,提高设计效率.概念设计阶段的气动力分析采用低阶面元法,可适应该阶段为确定气动外形参数范围所需的大量计算.初步设计阶段采用高阶面元法开展气动力分析,以兼顾求解精度和效率的需求.详细设计阶段的飞行载荷分析方法在基本面元法的基础上引入了外部高精度CFD气动力或试验气动力,以进一步提高飞行载荷的精度并兼顾求解效率.研究结果表明,所建立考虑静气动弹性效应的面元法飞行载荷分析方法具有较强的工程实用性,可以满足现代飞机各个设计阶段的需要.

摘要：针对现代大型民用飞机静气动弹性载荷分析的需求,建立了策略化的弹性载荷设计方法。采用工程梁法、平板面元法、高阶面元法和大变形法,并引入风洞试验或CFD气动压力数据对飞机压力分布进行修正,对某大型民用飞机进行弹性载荷分析。研究表明:在飞机概念设计阶段,可采用工程梁法实现几十万种工况弹性载荷快速分析;在初步设计阶段,可采用优化的工程梁法和平板面元法进行几千种工况的弹性载荷分析;在详细设计阶段,可采用高阶面元法和大变形法进行几百种工况的弹性载荷分析。该策略化的静气动弹性载荷设计方法精度高、效率高,满足了大型民用飞机弹性载荷不同设计阶段需求,具有较强的工程适用性。