徐家宽
- 作品数：19 被引量：93H指数：6
- 供职机构：西北工业大学航空学院更多>>
- 发文基金：国家重点基础研究发展计划国家自然科学基金辽宁省科学技术计划项目更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术理学自动化与计算机技术更多>>
- 大后掠机翼外侧翼下导弹气动特性分析
- 2023年
- 位于大后掠翼战斗机机翼下的导弹,在飞行中受到的气动载荷,会对结构疲劳特性产生显著影响。为了研究导弹的气动载荷,建立了某型战斗机挂载导弹的气动仿真模型,设计了3种导弹构型,分别为带前后弹翼导弹、只带后弹翼的导弹与只有弹体不带弹翼的导弹。对飞机翼下挂载3种不同构型的导弹进行了气动特性的数值模拟与分析,并对比了导弹的气动载荷分布规律。计算结果表明:位于大后掠机翼下方的导弹,由于机翼下方的洗流作用,会受到较大的气动载荷,导弹的气动载荷以侧力和滚转及偏转力矩为主要分量;滚转力矩的方向会导致导弹与发射装置连接处靠近飞机对称面一侧受力较大,容易降低疲劳寿命;导弹的气动载荷主要由后弹翼产生,可在设计弹翼时适当减小后弹翼的面积,从而降低战斗机后掠翼洗流对翼下挂载导弹气动特性的影响。
- 徐家宽宋敏亮刘艳辉张治生黄思源王玉轩
- 关键词：气动载荷
- 基于边界层相似性解的放大因子输运模型被引量：4
- 2016年
- 为了使二维线性稳定性理论能够适应现代CFD求解技术,通过求解Falkner-Skan边界层相似性方程获得各个形状因子下的相似速度型。基于线性稳定性理论,对各个速度型进行稳定性分析从而获得对应不同速度型的扰动放大因子包络线。最后使用标量输运方程的形式实现包络近似方法中放大因子的当地化求解,并结合原始γ-Re_(θt)转捩模型中的间歇因子输运方程,实现了自然转捩和分离泡转捩的建模。使用该输运模型对S&K平板、S809翼型、NLR7301翼型和DLR-F5机翼进行转捩预测,结果均与试验结果吻合较好,验证了该模型构建的合理性和可行性。
- 徐家宽白俊强
- 关键词：边界层转捩
- 超临界自然层流机翼设计及基于TSP技术的边界层转捩风洞试验被引量：13
- 2019年
- 为了实现绿色航空节能减排的目标,层流设计技术成为飞行器设计者的研究热点。对于跨声速客机而言,超临界自然层流机翼设计技术将显著减小飞行阻力,提升气动性能,减少燃油消耗和污染物排放。首先,基于高精度边界层转捩预测技术耦合翼型优化设计系统,实现超临界自然层流翼型设计;经过合理的翼型配置,形成超临界自然层流机翼。转捩数值模拟分析结果表明,超临界自然层流机翼的层流流动特性良好。然后,以比例为1∶10.4的试验模型在荷兰高速低湍流度风洞进行边界层转捩风洞试验,使用温度敏感材料涂层(TSP)技术拍照获得机翼表面在不同马赫数、雷诺数和迎角工况下的层流-湍流分布。最后,通过超临界自然层流机翼边界层转捩试验结果,探讨了该类型机翼的转捩特性随来流参数的变化规律,总结了超临界自然层流机翼设计的关键因素。此外,该模型也可用来验证边界层转捩预测技术在超临界、高雷诺数工况下的预测精度。
- 张彦军段卓毅雷武涛白俊强徐家宽
- 关键词：超临界机翼高雷诺数边界层转捩风洞试验
- 一种求解定常无黏流场的混合延拓方法
- 2018年
- 定常流场的求解在现代飞行器气动设计中有着广泛的应用,流场求解效率对飞行器优化的效率有着重要影响。提出了一种将拉普拉斯(Laplace)算子与伪时间推进法相结合的混合方程延拓方法,用于求解定常无黏流动问题。在定常流动问题中,流场通常被初始化为均匀来流条件,然后再开始迭代求解。这就导致初始残差仅在靠近边界的网格处不为零。针对这一特点,通过拉普拉斯算子作为额外耗散措施,加速非线性迭代在求解初期的收敛速度。在非线性迭代的后期,为避免拉普拉斯算子的过度耗散,混合延拓方法逐步过渡为由伪时间项主导。为构造完整的非线性迭代策略,同时给出了延拓系数的初始化、递推和终止方法。最后,将所构造的方法应用于有限元欧拉方程求解器中,分别通过GAMM鼓包内流算例和NACA0012外流算例,在亚声速和跨声速条件下对计算效率进行了验证。数值实验结果表明,混合延拓方法在跨声速算例中可以比单纯拉普拉斯延拓提高1/3~1/4收敛速度,相对于单纯时间推进法的效率提升更为显著。
- 乔磊白俊强邱亚松华俊徐家宽
- 关键词：计算流体力学欧拉方程隐式格式定常流动
- 多区域自由变形技术在短舱安装位置减阻设计中的应用研究被引量：3
- 2014年
- 为了进行短舱安装位置参数的减阻优化设计研究,首先在NURBS样条基函数的基础上建立了多区域自由变形(FFD)技术,通过对FFD控制体框架边界条件的合理选取建立组合框架,实现了多个控制框架对复杂外形不同区域的自由变形参数化,采用多个控制框架的空间控制体对某型客机短舱安装位置进行减阻优化设计。试验设计取样之后应用随机权重粒子群算法和Kriging代理模型建立气动外形优化系统,对某型客机短舱水平位置和水平安装角进行气动优化设计。优化设计结果表明,设计后的短舱位置使得整个飞机在一定攻角范围内的阻力显著减小,从而证明了基于多区域自由变形技术建立的优化设计系统是合理和实用的。
- 白俊强徐家宽黄江涛乔磊
- 关键词：粒子群算法
- 基于湍动能输运的一方程转捩模型被引量：5
- 2019年
- 传统转捩模型的构造十分依赖转捩机理的发现和理解,对机理的模化也存在误差。本文基于尺度自适应的KDO湍流模型,以输运变量r=μt/μ重新标定模型参数,使模型整体达到了流动结构自适应,可实现湍流/转捩一体化计算。根据长度尺度的不同,可细分为KDO-tran和CKDO-tran模型。CFD计算评估了经典的T3A,T3B平板边界层旁路转捩,T3A-平板边界层自然转捩,Aero-A翼型分离泡转捩,DLR-F5,6:1椭球横流转捩及可压缩平板边界层、尖锥转捩。该模型无法精确捕捉层流-湍流的过渡,但能准确捕捉转捩的起始位置(Transition onset),在高Re数、复杂流动的表现尤其突出。该模型捕捉转捩的机制在于流动结构的自适应和湍流输运特性的保存,不引入任何转捩机理却能捕捉多种类型的转捩现象,具有较好的适用性。
- 徐晶磊周禹乔磊徐家宽
- 关键词：湍流模型转捩模型
- 横流驻波增长因子模式在跨声速边界层的应用被引量：1
- 2022年
- 经过近半个世纪的研究表明,在航空航天飞行器表面边界层的转捩预测方面,基于线性稳定性理论(linear sta-bility theory,LST)的e^(N)方法是国内外知名研究机构非常信赖的方法之一,然而传统的线性稳定性理论求解过程较为复杂,难以推广应用到复杂的气动外形。随着当地化转捩模式的快速发展,将传统线性稳定性理论的分析流程模式化,即将线性稳定性理论分析转化为一个CFD问题,成为研究热点。在Coder&Maughmer发展了二维Tollmien-Schlichting(T-S)波的增长因子输运方程之后,本文作者于2019年首次提出了低速边界层的横流驻波增长因子输运方程,并在2020年将其拓展至跨声速流动。本文选取了只针对跨声速后掠翼边界层横流转捩的试验标模验证该方法的合理性和精确性。经过验证,所提出的横流关键指示因子的当地化预测公式构造合理,增长因子模式的预测结果与标准LST和风洞试验结果吻合良好。
- 王玉轩徐家宽张扬乔磊白俊强
- 数值涡流发生器在改善机翼分离特性中的应用研究
- 首先在RANS求解NS方程的计算代码中添加BAY数值涡流发生器模型,即在指定位置的控制方程中的动量方程和能量方程加入适当的源项从而实现真实涡流发生器的起涡特性.BAY模型通过调整所添加源项的各个变量参数来实现涡流片的形状...
- 徐家宽白俊强黄江涛乔磊
- 通用飞机高升力层流翼型优化设计研究被引量：6
- 2017年
- 针对某型通用飞机设计状态,基于自由变形(FFD)技术参数化方法以及NSGA-Ⅱ多目标优化算法进行了高升力层流翼型的优化设计。优化以GAW-1翼型为基础出发,考虑前后梁对厚度的要求,对偏重巡航、爬升特性设计了所需的高升力层流翼型,并对进一步考虑失速特性的翼型优化设计进行了分析。设计过程考虑自然转捩工况,使用Menter k-ω SST两方程湍流模型和γ-Re_(θt)转捩模型对设计进行评估,并对先优化后缩比厚度和直接按照目标厚度优化的翼型气动特性进行对比。设计结果表明,优化的翼型满足层流设计要求,在优化系列厚度翼型时使用优化好的翼型作为基础翼型,可以提升优化的效率,所提出的方法可为通用航空飞机高升力层流翼型设计提供参考。
- 刘远强李天白俊强徐家宽张煜
- 关键词：通用飞机高升力翼型翼型设计FFD
- 考虑螺旋桨滑流影响的机翼气动优化设计被引量：37
- 2014年
- 涡桨飞机的机翼、短舱等部件在滑流作用下周围的流场特性与无滑流状态下截然不同。所以,应该在涡桨飞机的机翼气动设计过程中考虑螺旋桨滑流的影响,从而使得机翼在真实飞行时滑流作用下表现出更好的气动特性。采用基于雷诺平均Navier-Stokes方程的多重参考坐标系(MRF)方法对螺旋桨滑流进行高精度准定常数值模拟,通过自由变形(FFD)技术实现螺旋桨飞机机翼的参数化构建,应用径向基函数(RBF)插值的动网格技术进行网格自动生成,获得样本机翼在滑流影响下的气动数据后,建立目标函数和状态函数的Kriging代理模型,结合随机权重粒子群优化(PSO)算法、Kriging代理模型和对应的EI(Expected Improvement)函数加点准则进行加样本点以及代理模型重建,从而建立滑流影响下机翼气动优化设计系统。使用该系统对某型螺旋桨飞机进行了滑流影响下的优化设计,结果表明,优化后的构型机翼和短舱在巡航状态下减阻达3.98counts,升阻比提高了3.325%。因此,建立的考虑滑流影响下的机翼优化设计方法是可行的。
- 徐家宽白俊强黄江涛乔磊董建鸿雷武涛
- 关键词：径向基函数粒子群优化算法
