翼型模型几何误差对气动性能影响的自动微分分析方法

基于自动微分原理和NS方程有限体积方法建立了一套翼型敏感性导数计算方法和程序,可以一次性获得翼型不同气动力系数、压力分布对模型几何外形误差的敏感性导数和不确定度。计算结果表明,在跨声速范围内,即使翼型的外形误差只有63μm(弦长1m),也可以给翼型压力分布带来0.312(以来流动压为参考)量级的不确定度,而激波处的流动最为敏感。这种自动微分方法对于分析数值模拟结果的分散性、风洞试验结果的分散性或不确定性具有很好的指导意义。

2D仿真机器鱼协作过孔策略

针对目前国内对于多水中机器人协作的研究较少的问题,提出一种双鱼高效协作控制方法。从尺寸因素、动力学因素和可控性因素3个角度详细研究了比赛平台的主要环境特点,针对狭窄环境的特点,设计了以水中机器人头顶球、肩抗球和头夹球3个带球动作,分别以速度和稳定性为侧重点,设计实现了速度优先策略和稳定性优先策略,并分别对2套策略进行了实验验证。实验结果表明:2个策略的成功率都达到100%,但相比之下稳定性优先策略更佳。

一种共轴式涵道风扇无人机的研制

研制了一种新型共轴式涵道风扇无人机,这种无人机以涵道风扇系统为主体,采用共轴式双桨克服转矩,利用导流片实现姿态控制。应用CFD方法研究了无人机的气动性能,并进行了试飞。CFD分析和试飞证实了共轴式涵道风扇技术在垂直起落无人机上应用的可行性。

翼型风洞试验中不确定性分析的自动微分方法

为了深入分析风洞试验中来流参数的扰动对翼型气动试验结果的影响,基于雷诺平均Navier-Stokes方程有限体积方法,采用Spalart-Allmaras湍流模型,发展了一套二维计算流体力学(CFD)程序,应用自动微分方法对CFD程序进行改造,建立了对应过程的敏感性导数计算方法和程序,可以一次性获得翼型各处压力系数和所有气动力系数对迎角、马赫数和雷诺数的敏感性导数。研究结果表明:在亚声速和跨声速中,翼型压力分布对马赫数最敏感,比对雷诺数的敏感性至少高8个量级,但是,在亚声速来流中,翼型压力系数的不确定性由迎角摄动引起的部分比马赫数摄动引起的部分高1个量级,迎角控制精度很大程度上决定了风洞试验结果的精度;在跨声速来流中,迎角摄动引起的不确定性比马赫数摄动引起的要低1个量级,同时,对马赫数敏感性的增强使得翼型压力分布的不确定性在跨声速范围比在亚声速范围高1个量级,此时马赫数的控制精度很大程度上决定了风洞试验结果的精度。