小型旋翼气动设计

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 小型旋翼无人机发展历程 1
1.1.1 技术探索阶段 1
1.1.2 技术奠基阶段 3
1.1.3 蓬勃发展阶段 4
1.2 螺旋桨气动设计研究进展 5
1.2.1 飞机螺旋桨气动设计 5
1.2.2 直升机旋翼气动设计 6
1.2.3 小型无人机旋翼气动设计 7
1.3 小型旋翼空气动力学 9
1.3.1 小型旋翼绕流分析 9
1.3.2 小型旋翼气动特性指标 10
1.3.3 小型旋翼气动设计 11
1.4 小型旋翼气动特性研究方法 16
1.4.1 理论方法 16
1.4.2 数值模拟 17
1.4.3 实验方法 20
1.5 本书的研究脉络 24
1.5.1 几何外形参数化建模 26
1.5.2 小型旋翼的绕流网格生成 26
1.5.3 小型旋翼三维非定常流动数值模拟 26
1.5.4 小型旋翼气动优化设计 26
1.5.5 小型旋翼的气动特性实验 27
第2章 小型旋翼外形参数化建模 28
2.1 几何外形参数化 28
2.2 翼型参数化方法 29
2.2.1 Hicks-Henne参数化方法 29
2.2.2 CST参数化 31
2.2.3 PARSEC参数化 33
2.2.4 B样条曲线 36
2.2.5 非均匀有理 B 样条 36
2.3 三维桨叶参数化方法 38
2.3.1 FFD方法的发展 38
2.3.2 FFD方法 39
第3章 小型旋翼绕流网格生成方法 49
3.1 滑移网格技术 49
3.2 旋翼空间网格划分 55
3.3 网格变形技术 57
3.3.1 径向基函数网格变形基本方法 58
3.3.2 表面插值节点的选择方法 60
3.3.3 基于RBF的网格变形算例 61
第4章 小型旋翼气动特性计算 71
4.1 理论方法 71
4.1.1 动量理论简介 71
4.1.2 叶素理论简介 73
4.1.3 涡流理论简介 78
4.2 旋翼绕流N-S方程数值计算方法 82
4.2.1 流动控制方程 82
4.2.2 方程组无量纲化 85
4.2.3 时间推进 86
4.2.4 空间离散 88
4.2.5 预处理技术 95
4.2.6 湍流模型 96
4.2.7 边界条件 104
4.3 旋转桨叶空气动力特性 106
4.4 旋翼翼型气动特性分析 107
4.4.1 计算方法的检验 107
4.4.2 雷诺数对气动性能的影响 108
4.4.3 相对弯度对气动性能的影响 112
4.4.4 相对厚度对气动性能的影响 114
4.4.5 前缘半径对气动性能的影响 116
4.5 单旋翼流动数值模拟 116
4.5.1 常规尺寸旋翼流场数值模拟 117
4.5.2 微小型旋翼流场数值模拟 119
4.6 多旋翼流场数值模拟 122
4.6.1 常规尺寸共轴双旋翼数值模拟 122
4.6.2 微型共轴双旋翼数值模拟 126
第5章 小型旋翼气动优化设计 129
5.1 飞行器气动设计方法概述 129
5.1.1 试凑法 129
5.1.2 反设计方法 129
5.1.3 优化设计方法 130
5.2 基于代理模型的优化算法 131
5.2.1 概述 131
5.2.2 代理优化算法的发展 133
5.2.3 代理优化算法 136
5.2.4 代理优化算法的验证 151
5.3 基于代理模型的小型旋翼气动优化设计平台 157
5.3.1 设计指标的提出 157
5.3.2 外形参数化 158
5.3.3 网格生成 158
5.3.4 旋翼气动性能评估 158
5.3.5 优化算法 158
5.3.6 流程图 158
5.4 旋翼气动优化设计算例 159
5.4.1 旋翼翼型优化设计 160
5.4.2 小型旋翼优化设计 164
第6章 小型旋翼气动特性实验 170
6.1 小型旋翼/螺旋桨气动力实验装置 170
6.1.1 动力系统 170
6.1.2 数据测量系统 170
6.1.3 数据采集系统 171
6.1.4 结构支架系统 171
6.1.5 辅助系统 172
6.2 悬停状态气动力/力矩实验 172
参考文献 175
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