含湍流可变向微下击暴流的建模

本文建立一个适合于飞行力学研究和飞行员训练的微暴流风切变模型。该模型可模拟以任意方向倾泻的微暴流，其暴核离地高度、暴核直径、暴流强度、暴流倾泻方向、距机场位置等皆为可调参数，使用灵活方便。文中还给出了一种模拟非平稳微暴流湍流的方法，使微暴流模型更趋完善。

飞机运行低空气象环境仿真建模分析

低空风切变和阵风是影响飞机运行的特殊的大气环境,对飞机的安全运行造成很大的危害。阐述了风切变、阵风等影响飞机飞行安全的低空气象环境的概念,种类以及各自的特点,设计开发了一个基于Matlab的仿真平台,采用工程建模的方法,实现对微下击暴流和阵风的模拟仿真。通过仿真的结果,分析出不同气象环境对飞机的影响。

微下击暴流的三维建模与预警仿真研究

风切变是一种特殊的大气现象,对飞机的飞行形成干扰,会对飞机飞行安全造成很大的危害。为解决上述问题,提出一种三维特征风场建模的方法来仿真微下击暴流。利用流体的数学特征,建立模型,进行风切变雷达回波的仿真,通过对危险因子的判定达到对风切变现象的勘测和预警。风场建模方法以典型微下击暴流为目标,根据流体数学模型,建立了以速度场为特征,风场特征可调的微下击暴流风场,并对所建立的风场进行了分类。随后进行雷达回波信号仿真,结果表明所仿真的风场的确具有风切变特征,并可通过信号处理方法进行危险因子的判决分析,用来完成机载雷达对于风切变预警,并证明特征风场的正确性和有效性。为进一步的风切变信号处理方法提供了基础,有助于提高飞机飞行的安全系数。

微下冲气流数值模拟

从大气动力学角度建立了三维冰雹云数值模型。利用此模型模拟研究了发生在美国丹佛机场的一起微下冲气流风切变，并与美国国家航空航天局（ＮＡＳＡ）公布的ＴＡＳＳ模型模拟结果进行了对比分析，得到一些重要结论，并指出了模拟工作中存在的问题。

基于嵌套粒子群算法的多涡环微下击暴流模型参数选择方法

提出一种使用嵌套粒子群算法，根据微下击暴流水平垂直风速最大峰值比选择多涡环微下击暴流模型参数的方法．设计了包括目标群和中间群的嵌套式粒子群结构，使用中间群寻找水平垂直最大风速，并使用目标群最终选择模型参数．用该方法计算了水平垂直风速峰值比在0．3—0．7之间的多组多涡环微下击暴流模型参数，最终生成的微下击暴流场的水平垂直风速峰值比与预设值误差的数量级在10^-4以内．

机载前视风切变雷达回波信号的一种仿真方法

风切变是造成目前空难事故的主要原因。针对对风切变研究的必要性,提出了一种机载前视风切变雷达回波信号模型和仿真方法,该模型表示了飞机在降落或起飞阶段中低空暴流雨回波和地杂波的回波谱特征,详细介绍了仿真方法的原理和仿真流程,给出了雨回波和地杂波的仿真结果,仿真结果表明的仿真方法合理、结果正确。

基于FLUENT的下击暴流风场建模

简要分析了下击暴流的基本特征,基于壁面射流原理,利用通用商业CFD(Computational fluid dynamics)软件FLUENT建立了三维稳态微下击暴流模型,通过改变模型参数,研究了下击暴流倾角对风速的影响,以及双下击暴流之间的相互作用,分析了不同情况下水平风速剖面和垂直风速剖面,仿真结果与文献中下击暴流的特征相符。在缺乏实测资料的情况下,利用FLUENT软件进行数值模拟将有助于更好的研究微下击暴流。

具有湍流效应的不规则微下击暴流构建方法研究

微下击暴流是公认的危及飞机低空飞行安全的重要因素之一。首先,构建了微下击暴流的涡环诱导速度模型,利用插值法对模型中涡环中心轴与涡核区域的速度场进行了处理;其次,通过对主涡环与镜像涡环的俯仰、滚转、偏航变换得到了不规则的微下击暴流速度场,并将变换后坐标点对应的速度矢量拟合到标准的升序排列三维坐标点上;最后,将多个倾斜涡环诱导的微下击暴流速度场与大气湍流速度场线性叠加,生成考虑多因素耦合复杂情形的大气流动速度场。通过计算,验证了构建方法的有效性,所构建的速度场对大气扰动情形下飞行实时仿真具有一定的参考价值。

低空风切变系统建模及其对直升机飞行安全威胁定性分析

系统地建立了含湍流的三维低空风切变模型,并综合分析了其对直升机飞行安全的威胁。建立了微下击暴流风场及大气湍流场组合的风切变模型,在不增加计算量的前提下,选取特征点发展直升机飞行动力学模型,有效捕捉了风切变的切变特性,提高了在风场中的动态响应计算精度。模型配备姿态保持功能的控制增稳系统已符合一般直升机的飞行状态,并改善机体响应。根据风速分布的特点,选取不同飞行速度、不同风场位置进行飞行仿真,定性地对比分析状态量变化与风场对应关系,并且以垂向通道为例,从动力学角度分析验证了响应的理论计算表达式。结果表明:湍流主要导致高频姿态角响应,风切变对飞行状态量变化占主导作用,且垂向风是引起威胁的主要因素,据此提出危险风场规避建议。