本書專門收集了2017 年 6 月舉行的高升力構(gòu)型數(shù)值計(jì)算預(yù)測(cè)研討會(huì)的一些最新成果。本書章節(jié)主要討論了2017年6月在丹佛舉行的第三屆HiLiftPW研討會(huì)提出的高升力構(gòu)型氣動(dòng)特性數(shù)值計(jì)算方法。所有章節(jié)主要介紹了利用各種模型得到的高升力構(gòu)型空氣動(dòng)力學(xué)特性的數(shù)值計(jì)算結(jié)果,以及與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較。
高升力裝置作為重要的流動(dòng)控制部件,對(duì)大型飛機(jī)不同飛行狀態(tài)下的氣動(dòng)性能均有影響,尤其是飛機(jī)起降安全性能。一直以來,高升力裝置的構(gòu)型設(shè)計(jì)及流動(dòng)機(jī)理研究都是飛機(jī)總體設(shè)計(jì)和空氣動(dòng)力研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。數(shù)值模擬作為高升力構(gòu)型研究的一個(gè)重要手段,其長期的研究衍生出眾多不同的研究方法。
本書是一部介紹高升力構(gòu)型數(shù)值模擬方法的專著,循序漸進(jìn)地講述了從高升力構(gòu)型到網(wǎng)格生成以及數(shù)值模擬手段。第1章概述了高升力構(gòu)型的物理特征,講述了高升力系統(tǒng)的前緣裝置和后緣裝置,并對(duì)高升力系統(tǒng)的物理特性做了簡要介紹。這是認(rèn)識(shí)和了解高升力構(gòu)型的一個(gè)必要過程,有助于讀者直觀理解本書的研究對(duì)象。第2章為高升力機(jī)翼構(gòu)型的網(wǎng)格生成方法,對(duì)網(wǎng)格生成準(zhǔn)則、曲面網(wǎng)格生成以及網(wǎng)格質(zhì)量做了詳細(xì)介紹。網(wǎng)格作為數(shù)值模擬中重要的一環(huán),是準(zhǔn)確模擬流動(dòng)的關(guān)鍵,本章能幫助讀者更好地理解網(wǎng)格建立與流動(dòng)模擬之間的關(guān)系。第3章通過求解不可壓縮的高升力機(jī)翼構(gòu)型,將數(shù)值方法構(gòu)建、網(wǎng)格生成到求解過程細(xì)致展開,討論在不可壓條件下,高升力機(jī)翼的壓力、升力以及力矩的分布。第4章研究MFlow求解器在計(jì)算Jaxa高升力構(gòu)型標(biāo)準(zhǔn)模型方面的優(yōu)勢(shì),為高升力構(gòu)型數(shù)值模擬提供了一種有效預(yù)測(cè)阻力和力矩的求解器。第5章介紹了一種不含任何湍流模型、適用于時(shí)間分辨氣動(dòng)特性模擬的自適應(yīng)有限元方法,能夠可靠預(yù)測(cè)飛行器湍流分離。第6章介紹開源代碼SU2開展的高升力通用模型的雷諾平均模擬(RANS)研究,是高升力構(gòu)型的數(shù)值模擬的另一種研究方法。
本書系統(tǒng)闡述了高升力構(gòu)型數(shù)值模擬的全部過程,各章節(jié)的作者通過合理組織內(nèi)容,均顯示出在該領(lǐng)域?qū)拸V深厚的專業(yè)水平,清晰展現(xiàn)了高升力構(gòu)型數(shù)值模擬思路。本書旨在通過清晰、簡潔的語言,介紹高升力構(gòu)型數(shù)值模擬的過程及方法,為此領(lǐng)域的相關(guān)研究人員和學(xué)生提供一個(gè)參考,推動(dòng)高升力構(gòu)型的研究。
本書的翻譯出版得到了中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心高速空氣動(dòng)力研究所的大力支持和幫助。為了做好本書的翻譯工作,我們邀請(qǐng)了中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心的相關(guān)領(lǐng)域?qū)<医M成譯審委員會(huì)全程參與、指導(dǎo)本書的翻譯和審校工作。他們的辛勤工作與貢獻(xiàn)從根本上保證了本譯著的翻譯質(zhì)量和專業(yè)學(xué)術(shù)水準(zhǔn),在此對(duì)他們的指導(dǎo)與幫助表示衷心的感謝。
本書前言、目錄和第1~2章由王元靖、李國帥、吳繼飛、牛璐翻譯,第3~4章由賈洪印、方亮、葛雨衍、鄒大軍翻譯,第5~6章由楊茵、夏洪亞、劉立瑤、廖明、李多翻譯,最后由王元靖統(tǒng)一修改定稿,劉洋、趙陽、蔡金延、孔文杰、趙一迪參與了本書的校對(duì)與修訂工作。牟斌研究員、周為群研究員審閱了全書,并提出了寶貴的意見,在此一并致以衷心的感謝。
限于譯者的水平,書中出現(xiàn)的不妥和疏漏之處,歡迎讀者批評(píng)指正,以便今后進(jìn)一步修訂完善。
王元靖,男,44歲,工學(xué)博士,中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心高速所研究員。主要從事大型飛機(jī)氣動(dòng)特性試驗(yàn)研究工作。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文30余篇,獲得專利10余項(xiàng),獲得部委級(jí)成果5項(xiàng)。,李國帥,男,中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心高速所一室副研究員。主要參與大型運(yùn)輸機(jī)氣動(dòng)力關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)設(shè)備配套技術(shù)改造、國家自然科學(xué)基金等研究項(xiàng)目3項(xiàng)。發(fā)表學(xué)術(shù)論文12篇,獲國防發(fā)明專利3項(xiàng)。獲軍隊(duì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。
第1章 高升力系統(tǒng)空氣動(dòng)力學(xué)應(yīng)用概述
1.1 前言
1.2 后緣裝置
1.3 前緣裝置
1.4 高升力系統(tǒng)的物理特性和數(shù)值模擬
參考文獻(xiàn)
第2章 高升力機(jī)翼構(gòu)型的網(wǎng)格生成
2.1 前言
2.2 CAD模型
2.3 網(wǎng)格生成準(zhǔn)則
2.4 曲面網(wǎng)格生成
2.4.1 遠(yuǎn)場與對(duì)稱平面
2.4.2 網(wǎng)格質(zhì)量
2.4.3 偏離HiLiftPW-3網(wǎng)格劃分準(zhǔn)則
2.5 體網(wǎng)格生成
2.6 結(jié)束語
參考文獻(xiàn)
第3章 高升力機(jī)翼構(gòu)型的不可壓縮解
3.1 前言
3.2 數(shù)值方法
3.3 網(wǎng)格生成
3.4 求解過程
3.5 結(jié)果與討論
3.5.1 力和力矩比較
3.5.2 壓力分布比較
3.6 結(jié)論和未來的工作
參考文獻(xiàn)
第4章 基于MFlow求解器的Jaxa高升力構(gòu)型標(biāo)準(zhǔn)模型的數(shù)值研究
4.1 前言
4.2 幾何結(jié)構(gòu)和計(jì)算網(wǎng)格
4.3 數(shù)值方法
4.4 結(jié)果
4.4.1 大規(guī)模并行計(jì)算的性能
4.4.2 安裝短艙和掛架的影響
4.5 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
第5章 飛機(jī)高升力構(gòu)型的時(shí)間分辨自適應(yīng)直接有限元模擬
5.1 前言
5.2 模擬方法
5.2.1 cG(1)cG(1)方法
5.2.2 自適應(yīng)算法
5.2.3 cG(1)cG(1)方法的后驗(yàn)誤差估計(jì)
5.2.4 無為誤差估計(jì)和指示
5.2.5 湍流邊界層
5.2.6 數(shù)值轉(zhuǎn)捩
5.2.7 FEniCS-HPC有限元計(jì)算框架
5.3 結(jié)果
5.3.1 氣動(dòng)力
5.3.2 壓力系數(shù)
5.3.3 流動(dòng)和自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化顯示
5.4 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
第6章 使用開源代碼SU2對(duì)高升力通用研究模型進(jìn)行RANS模擬
6.1 概述
6.2 NASA通用研究模型
6.3 數(shù)值方法
6.3.1 斯坦福大學(xué)非結(jié)構(gòu)化SU2
……