小型旋翼氣動設計

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 小型旋翼無人機發(fā)展歷程 1
1.1.1 技術(shù)探索階段 1
1.1.2 技術(shù)奠基階段 3
1.1.3 蓬勃發(fā)展階段 4
1.2 螺旋槳氣動設計研究進展 5
1.2.1 飛機螺旋槳氣動設計 5
1.2.2 直升機旋翼氣動設計 6
1.2.3 小型無人機旋翼氣動設計 7
1.3 小型旋翼空氣動力學 9
1.3.1 小型旋翼繞流分析 9
1.3.2 小型旋翼氣動特性指標 10
1.3.3 小型旋翼氣動設計 11
1.4 小型旋翼氣動特性研究方法 16
1.4.1 理論方法 16
1.4.2 數(shù)值模擬 17
1.4.3 實驗方法 20
1.5 本書的研究脈絡 24
1.5.1 幾何外形參數(shù)化建模 26
1.5.2 小型旋翼的繞流網(wǎng)格生成 26
1.5.3 小型旋翼三維非定常流動數(shù)值模擬 26
1.5.4 小型旋翼氣動優(yōu)化設計 26
1.5.5 小型旋翼的氣動特性實驗 27
第2章 小型旋翼外形參數(shù)化建模 28
2.1 幾何外形參數(shù)化 28
2.2 翼型參數(shù)化方法 29
2.2.1 Hicks-Henne參數(shù)化方法 29
2.2.2 CST參數(shù)化 31
2.2.3 PARSEC參數(shù)化 33
2.2.4 B樣條曲線 36
2.2.5 非均勻有理 B 樣條 36
2.3 三維槳葉參數(shù)化方法 38
2.3.1 FFD方法的發(fā)展 38
2.3.2 FFD方法 39
第3章 小型旋翼繞流網(wǎng)格生成方法 49
3.1 滑移網(wǎng)格技術(shù) 49
3.2 旋翼空間網(wǎng)格劃分 55
3.3 網(wǎng)格變形技術(shù) 57
3.3.1 徑向基函數(shù)網(wǎng)格變形基本方法 58
3.3.2 表面插值節(jié)點的選擇方法 60
3.3.3 基于RBF的網(wǎng)格變形算例 61
第4章 小型旋翼氣動特性計算 71
4.1 理論方法 71
4.1.1 動量理論簡介 71
4.1.2 葉素理論簡介 73
4.1.3 渦流理論簡介 78
4.2 旋翼繞流N-S方程數(shù)值計算方法 82
4.2.1 流動控制方程 82
4.2.2 方程組無量綱化 85
4.2.3 時間推進 86
4.2.4 空間離散 88
4.2.5 預處理技術(shù) 95
4.2.6 湍流模型 96
4.2.7 邊界條件 104
4.3 旋轉(zhuǎn)槳葉空氣動力特性 106
4.4 旋翼翼型氣動特性分析 107
4.4.1 計算方法的檢驗 107
4.4.2 雷諾數(shù)對氣動性能的影響 108
4.4.3 相對彎度對氣動性能的影響 112
4.4.4 相對厚度對氣動性能的影響 114
4.4.5 前緣半徑對氣動性能的影響 116
4.5 單旋翼流動數(shù)值模擬 116
4.5.1 常規(guī)尺寸旋翼流場數(shù)值模擬 117
4.5.2 微小型旋翼流場數(shù)值模擬 119
4.6 多旋翼流場數(shù)值模擬 122
4.6.1 常規(guī)尺寸共軸雙旋翼數(shù)值模擬 122
4.6.2 微型共軸雙旋翼數(shù)值模擬 126
第5章 小型旋翼氣動優(yōu)化設計 129
5.1 飛行器氣動設計方法概述 129
5.1.1 試湊法 129
5.1.2 反設計方法 129
5.1.3 優(yōu)化設計方法 130
5.2 基于代理模型的優(yōu)化算法 131
5.2.1 概述 131
5.2.2 代理優(yōu)化算法的發(fā)展 133
5.2.3 代理優(yōu)化算法 136
5.2.4 代理優(yōu)化算法的驗證 151
5.3 基于代理模型的小型旋翼氣動優(yōu)化設計平臺 157
5.3.1 設計指標的提出 157
5.3.2 外形參數(shù)化 158
5.3.3 網(wǎng)格生成 158
5.3.4 旋翼氣動性能評估 158
5.3.5 優(yōu)化算法 158
5.3.6 流程圖 158
5.4 旋翼氣動優(yōu)化設計算例 159
5.4.1 旋翼翼型優(yōu)化設計 160
5.4.2 小型旋翼優(yōu)化設計 164
第6章 小型旋翼氣動特性實驗 170
6.1 小型旋翼/螺旋槳氣動力實驗裝置 170
6.1.1 動力系統(tǒng) 170
6.1.2 數(shù)據(jù)測量系統(tǒng) 170
6.1.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 171
6.1.4 結(jié)構(gòu)支架系統(tǒng) 171
6.1.5 輔助系統(tǒng) 172
6.2 懸停狀態(tài)氣動力/力矩實驗 172
參考文獻 175
彩圖