小型旋翼氣動(dòng)設(shè)計(jì)

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 小型旋翼無人機(jī)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?dú)鈩?dòng)設(shè)計(jì)研究進(jìn)展 5
1.2.1 飛機(jī)螺旋槳?dú)鈩?dòng)設(shè)計(jì) 5
1.2.2 直升機(jī)旋翼氣動(dòng)設(shè)計(jì) 6
1.2.3 小型無人機(jī)旋翼氣動(dòng)設(shè)計(jì) 7
1.3 小型旋翼空氣動(dòng)力學(xué) 9
1.3.1 小型旋翼繞流分析 9
1.3.2 小型旋翼氣動(dòng)特性指標(biāo) 10
1.3.3 小型旋翼氣動(dòng)設(shè)計(jì) 11
1.4 小型旋翼氣動(dòng)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(shí)驗(yàn)方法 20
1.5 本書的研究脈絡(luò) 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(dòng)數(shù)值模擬 26
1.5.4 小型旋翼氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 26
1.5.5 小型旋翼的氣動(dòng)特性實(shí)驗(yàn) 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(diǎn)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(dòng)特性計(jì)算 71
4.1 理論方法 71
4.1.1 動(dòng)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(jì)算方法 82
4.2.1 流動(dòng)控制方程 82
4.2.2 方程組無量綱化 85
4.2.3 時(shí)間推進(jìn) 86
4.2.4 空間離散 88
4.2.5 預(yù)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(dòng)力特性 106
4.4 旋翼翼型氣動(dòng)特性分析 107
4.4.1 計(jì)算方法的檢驗(yàn) 107
4.4.2 雷諾數(shù)對氣動(dòng)性能的影響 108
4.4.3 相對彎度對氣動(dòng)性能的影響 112
4.4.4 相對厚度對氣動(dòng)性能的影響 114
4.4.5 前緣半徑對氣動(dòng)性能的影響 116
4.5 單旋翼流動(dòng)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(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 129
5.1 飛行器氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法概述 129
5.1.1 試湊法 129
5.1.2 反設(shè)計(jì)方法 129
5.1.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)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(yàn)證 151
5.3 基于代理模型的小型旋翼氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái) 157
5.3.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)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(dòng)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(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)算例 159
5.4.1 旋翼翼型優(yōu)化設(shè)計(jì) 160
5.4.2 小型旋翼優(yōu)化設(shè)計(jì) 164
第6章 小型旋翼氣動(dòng)特性實(shí)驗(yàn) 170
6.1 小型旋翼/螺旋槳?dú)鈩?dòng)力實(shí)驗(yàn)裝置 170
6.1.1 動(dòng)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(dòng)力/力矩實(shí)驗(yàn) 172
參考文獻(xiàn) 175
彩圖