民用飞机气动力优化设计软件包的开发
国产民用飞机系统动态原理图软件设计与实现
国产民用飞机系统动态原理图软件设计与实现作者:麻新超吴朝来源:《科学与财富》2020年第18期摘要:飞机系统动态原理图是用规定的图形符号表示飞机系统工作原理及各组成部分之间相互关系的一种图形化动态显示软件,是飞行模拟器、综合程序训练器、虚拟维护训练器以及其他低等级模拟培训设备的重要组成部分。
机务维修人员通过使用系统动态原理图,可更加详细地了解各飞机系统的工作原理,以便在飞机维护过程中对系统进行故障分析、维护、修理等工作。
针对某型民用飞机机务维修训练的实际需求,给出了系统原理图软件的设计开发流程以及跨平台发布方法。
关键词:系统原理图;民用飞机;机务培训;跨平台发布;GL Studio随着国产民用飞机的批产和交付运营,针对国产民机运营的各类培训(如机务维护类培训课程)密集开展,本文旨在探索机务理论教学中为受训人员直观且交互地呈现飞机系统原理的方式方法,以及原理图软件跨平台发布技术。
本文所述软件在某型国产民机机务教学过程中进行了产品试用和测试,提高教学效率效果明显,得到了教员与学员的一致好评。
一.飞机系统动态原理图飞机系统动态原理图包含一套定义好的符号来展示系统部件,例如阀、继电器、泵和储压器。
系统部件的工作状态(如on/off, open/closed)通过图形表示。
原理图是动态的,系统和零部件工作状态的改变,会自动通过颜色的变化或者部件的某个动作来表现。
动态原理图提供飞机系统工作状态的图形化显示(如图1所示)。
根据某型国产民机机务培训需求,基于GL Studio平台(GL Studio软件是美国DiSTI公司开发的,使用OpenGL图形库建立实时、交互式三维图形的虚拟仪表仿真软件【2】)完成系统原理图软件的版面设计、素材整理与管理、内容开发,并发布为.exe、.dll、.cab等格式,可在Windows系统、IOS系统、安卓系统以及office办公软件中运行,并实现了与其他培训设备的交互连接。
二.原理图软件设计开发流程飞机系统动态原理图机务培训软件,是机务培训教学过程中高效的辅助工具。
气动力及弹道计算软件MGFPI软件参数定义及受力分析
MGFPI 使用手册
北京理工大学
徐劲祥
xjx@ 2001 年 8 月
第一章
简
介
MGFPI 是美国 AEA Technology 公司开发的飞行器气动力及弹道 计算软件,采用 FORTRAN 77 语言开发。内嵌两个计算模块—— MGAERO+FPI。其中的 MGAERO 通过求解空间流场的 Euler 方程,可计 算任意飞行器的亚、 跨、 超音速内外流气动特性。 其主要技术特征为: 1、 笛卡尔网格技术
可计算发动机喷流与伴随来流的相互影响、发动机喷流对机身 的影响、全机动力特性等。
FPI 模块通过求解六自由度轨迹方程自动改变各子网格区域之间 以及相对主网格区域的位置和姿态, 同时由于子网格始终与运动构件 同步,在计算气动结构每一时刻气动干扰时可以保证一致精度。可输 入的外力包括重力、浮力、推力(如导弹的发动机推力) 、弹射力(如 两点悬挂弹射) ,可以是定值或时间序列变量。并可输出任意形状飞 行器的位置-时间历程、角度-时间历程、速度-时间历程及角速度时间历程。在计算问题时可以加入自动驾驶功能,通过 FPI 的自动驾 驶接口(USER FORTRAN) ,用户可以使用接口传递的飞行状态参数(加 速度、速度、位置等) ,经过控制回路计算出飞行器舵面偏转,并通 过接口传递回 FPI,从而构成大闭环回路,用于模拟制导、自动驾驶 过程。 OMNI3D 是用于 MGFPI 后处理的交互式三维数据可视化图形软件,包 括三维流场数据显示、二维截面数据显示、实验数据/计算数据对比 和数据分析四个主要功能: 三维流场数据显示 用高质量着色图或线框图显示几何体和尾迹 用精巧的颜色匹配显示几何体上的计算和实验数据 以线框、色带、截面或透明表面的方式显示尾迹,以颜色代表尾 迹强度 显示表面压力、速度、马赫数或其他任何物理量的等值线 以鼠标实时操纵屏幕图形旋转或移动以便观察
空气动力学性能的优化设计
空气动力学性能的优化设计空气动力学性能的优化设计在航空航天领域中具有重要意义,能够有效提升飞行器性能和效率。
通过对飞行器的气动特性进行深入研究和分析,可以找到最优设计方案,进而实现对空气动力学性能的优化。
首先,对于飞行器的设计来说,空气动力学性能是至关重要的。
飞行器在空气中运动时,受到气流的阻力和升力的作用,而这些气动力学特性直接影响着飞行器的性能和飞行效率。
因此,通过优化设计飞行器的外形和气动构型,可以有效减小阻力,提高升力,降低飞行器的能耗和飞行噪音,最终实现对空气动力学性能的优化。
其次,空气动力学性能的优化设计涉及到多个方面的研究内容。
首先是气动外形设计,通过优化飞行器的外形和气动构型,可以减小飞行器在空气中的阻力和湍流损失,提高飞行器的气动效率和机动性能。
其次是气动布局设计,包括飞行器的机翼、机身、尾翼等气动构件的布局和优化设计,以实现最佳的气动性能。
同时,还需要考虑飞行器的表面光滑度和流场分布等因素,对飞行器的气动性能进行综合优化。
再次,空气动力学性能的优化设计需要结合数值模拟和实验验证相结合的方法。
通过数值模拟方法,可以对飞行器的气动特性进行精确计算和预测,为设计优化提供重要参考。
同时,通过实验验证的方法,可以对数值模拟结果进行验证和修正,确保优化设计方案的可行性和有效性。
因此,数值模拟和实验验证相结合的方法是实现对空气动力学性能优化设计的重要手段。
最后,空气动力学性能的优化设计还需要考虑到飞行器的整体性能和安全性。
在设计过程中,需要充分考虑飞行器的性能指标,如升力系数、阻力系数、侧向力系数等指标,确保优化设计方案满足飞行器的性能要求。
同时,还需要考虑到飞行器的安全性和稳定性,避免出现空气动力学失速、失速等现象,确保飞行器的飞行安全。
总之,空气动力学性能的优化设计是飞行器设计和研究中的重要内容,通过深入研究和分析飞行器的气动特性,可以找到最优设计方案,提升飞行器的性能和效率。
未来,随着科技的不断进步和创新,空气动力学性能的优化设计将会变得更加精准和高效,为航空航天领域的发展带来更大的推动力。
XFLR5操作说明
XFLR5操作说明XFLR5操作说明1.硬件和软件要求1.1 硬件要求- 操作系统:Windows 7或更高版本- 处理器:双核2GHz或更高- 内存.2GB或更多- 存储空间:至少200MB的可用空间1.2 软件要求- XFLR5软件:可从官方网站()免费并安装2.安装XFLR5软件2.1 软件- 访问官方网站()- 在“Downloads”页面找到适合您操作系统的版本并 2.2 安装软件- 双击的安装文件,按照提示进行安装- 安装完成后,启动XFLR5软件3.界面介绍3.1 主界面- 工具栏:包含各种功能按钮- 菜单栏:提供软件的各种功能选项- 图形界面:显示飞行器模型、气动特性等信息3.2 设置界面- 在菜单栏中选择“Settings”选项,可以进行各项设置,如单位选择、网格设置等4.创建模型4.1 导入模型- 在主界面中,选择“File”菜单中的“Open rfoil”选项- 浏览并选择需要导入的翼型文件4.2 创建新模型- 在主界面中,工具栏上的“New rcraft”按钮- 输入相关参数,如翼展、翼弦等5.进行分析5.1 气动力分析- 在主界面中,选择“Analyze”菜单中的“Aerodynamic”选项- 根据需求选择相应的分析类型,如升力、阻力等5.2 多点优化- 在主界面中,选择“Analyze”菜单中的“Multi-Point Optimization”选项- 设置优化参数,并开始多点优化6.查看结果6.1 气动力结果- 在主界面中,选择“Analysis”菜单中的“Results”选项- 根据需求查看各种气动力结果,如升力曲线、阻力曲线等6.2 翼型图形- 在主界面中,选择“Analysis”菜单中的“rfoil”选项- 查看翼型的相关图形和参数附件:1.XFLR5用户手册.pdf2.示例翼型文件.xflr5法律名词及注释:1.翼展:飞行器翼展指两个翼面两个端点间的距离。
民用飞机构型研制与计算机优化设计
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引 言
如图 1 所示 , 一架 运输 机 的设 计 是 多 学 科相 互协 调作用 的综 合性 设计 , 在概 念 、 预发 展 以及详 细设 计 阶段 , 动 力 、 构 、 量 与 气 结 重 平 衡 , 稳控 制 、 操 电子 电气 、 力装 置 、 能需 动 性
到 。因此 , 方面 对模 型 的要 求是 力求 简洁 , 一
可 实施 各种 形 式 的优 化 , 一 方 要 求 数据 库 另
应 不断 更新 , 以满 足设 计 人 员 完 成 诸 如对 非
设 计情 况进 行进 一步分 析 等更先 进 的设 计任
务, 数据 库 应涵盖 诸 如空气 动力 、 动力装 置 等
各种统 计 数据 内容 。
求 及经 济性 各设计 要 素之 间没有 一个 固定 的
大小的选择 , 自动构建机身几何形状 , 并保持 构建 的状态 直至概 念设 计 阶段 。
首 轮设 计参 数及 全机几 何 尺寸可 通过统 计 方式 获得 。主要 4大部分 是 :
1 .机 翼后 掠角 ;
2 .机 翼安 装位 置 ; 3 .发动 机尺 寸 ; 4 .各部件 重量 。 这些 参数 是构 建全 机最终 所 有设 计 参数
; 民用飞机构 型研制 ; 与 计 算 机优 化 设 计 :
钟近 曦 韩 先锂 尹学 武 张声伟 赵新 华
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协 调优 化方 案 。
1 优 化设 计 的概 念
民用 飞机 的优 化设计 可 为飞机 物理模 型 构建结 构 几何 尺 寸 提 供 指南 , 为解 决 设 计 过 程 中所 出现 的问题 提供决 策依 据 。简单说 来
航空航天工程师的航空器设计软件
航空航天工程师的航空器设计软件航空航天工程师在设计和开发飞行器过程中需借助先进的航空器设计软件。
这些软件能够提供必要的工具和功能,以支持工程师们进行全面的设计、分析和验证。
本文将介绍几种主流的航空器设计软件,包括CATIA、SolidWorks和ANSYS,并重点探讨它们在航空航天工程领域的应用。
CATIACATIA是由法国达索系统公司开发的三维设计和产品生命周期管理软件。
它广泛用于航空航天领域,能够支持从概念设计到详细设计和制造的全过程。
CATIA具有强大的建模和装配功能,可以实现复杂曲面和结构的设计。
此外,CATIA还提供了空气动力学分析、强度分析和流固耦合仿真等功能,帮助工程师们验证设计的性能和可靠性。
SolidWorksSolidWorks是一款基于三维计算机辅助设计(CAD)的软件,由美国达索系统公司开发。
它具有直观的用户界面和丰富的功能,适用于多个行业,包括航空航天。
SolidWorks提供了全面的建模和装配工具,支持工程师们快速构建复杂的飞行器模型。
其强大的仿真分析功能可用于评估结构强度、振动特性和热力学特性等。
此外,SolidWorks还配备了可视化渲染和动画制作工具,以便于工程师们向他人展示设计概念和方案。
ANSYSANSYS是一款广泛应用于工程仿真的软件,包括结构力学、热分析、流体力学等各个领域。
在航空航天工程中,ANSYS被广泛用于飞行器的结构和气动特性分析。
它提供了高度准确的数值求解器和多种模型库,能够模拟复杂的物理现象和工程场景。
ANSYS的结构分析模块可以用于评估飞行器在各种载荷下的强度和刚度。
其气动特性分析模块则可用于评估飞行器的空气动力学性能,并优化设计以提高飞行效率和稳定性。
综合应用航空航天工程师通常会将这些航空器设计软件综合应用,以满足设计和仿真的全面需求。
首先,工程师们可以使用CATIA进行飞行器的整体设计和装配。
随后,借助SolidWorks进行细节设计和零部件的建模。
飞行器的气动特性分析与优化设计
飞行器的气动特性分析与优化设计近年来,飞行器的气动特性分析和优化设计越来越受到重视。
气动特性是指飞行器在运动状态下所受到的气动力和气动力矩的大小和方向,包括升力、阻力、侧向力和滚转力矩等。
气动特性的研究对于飞行器的性能和安全至关重要,因此,在飞行器的设计和制造过程中,对其气动特性进行分析和优化显得尤为重要。
一、飞行器的气动特性分析飞行器的气动特性分析是指对飞行器在空气中运动时所受到的气动力和气动性能进行分析和计算。
在气动特性分析中,最基本的是对飞行器的气动力进行分析,其中包括升力、阻力、侧向力和滚转力矩等。
升力是飞行器竖直向上的力,是使飞行器脱离地面向上飞行的力。
阻力是飞行器运动时所受到的空气阻力,阻碍飞行器前进的力。
侧向力是飞行器运动时在侧向方向受到的力,可以使飞行器发生侧倾的力。
滚转力矩是飞行器绕自身横轴旋转时所产生的力矩,可以使飞行器绕纵轴旋转。
除了气动力之外,气动特性还包括飞行器的稳定性和控制性能等方面。
稳定性是指飞行器在运动时所具有的保持平衡状态的能力,包括静态稳定性和动态稳定性。
控制性能是指飞行器在飞行过程中进行转向、倾斜等动作时的响应能力。
二、飞行器气动特性的优化设计飞行器的气动特性的优化设计是指通过对飞行器的形状和尺寸等进行优化,来达到最佳的气动特性。
气动特性的优化设计是一个系统工程,需要囊括多学科知识和技术,如流体力学、结构力学、材料科学等。
气动特性优化设计的第一步是确定飞行器的气动特性指标。
对于不同类型的飞行器,其气动特性指标也有所不同。
例如,对于一架客机来说,其气动特性指标包括气动阻力、最大升力系数、迎角范围等。
而对于一架战斗机来说,其气动特性指标则包括最大迎角、滚转速率等。
在确定气动特性指标之后,便需要对飞行器的外形进行设计。
外形设计是飞行器气动特性优化设计的核心,其合理性和优化程度直接影响着飞行器的气动特性表现。
在外形设计中,需要考虑诸如气动外形、机翼形状、机身细节设计等因素,以优化飞行器的气动阻力、机动性、稳定性等方面的气动特性。
飞行器的空气动力学设计与优化
飞行器的空气动力学设计与优化随着航空工业的不断发展,飞行器的造型和性能也在不断地创新和优化。
其中,空气动力学是影响飞行器性能的重要因素之一。
空气动力学设计的好坏,直接影响着飞机的飞行稳定性和效率。
因此,飞行器的空气动力学设计与优化成为了当今航空工业中的重要研究方向之一。
一、空气动力学原理空气动力学是关于空气对物体运动的影响的科学,它是飞行器设计的重要基础。
空气动力学原理主要包括气流和空气阻力、升力和重力、环流和卡门涡等。
气流是指空气在运动时所形成的气流。
在飞行器的设计中,气流对机翼、机身等的外形设计有着重要的影响。
气流流线的流畅和趋势,以及流场的分布,直接可以影响到机翼的升力、阻力等性能指标。
空气阻力是指空气对物体运动的阻碍力。
在大气中飞行时,飞行器所受到的空气阻力非常大,它会直接影响到飞机的速度和燃料消耗等性能指标。
因此,在飞行器设计中,要对空气阻力进行精确计算和优化设计。
升力和重力是飞行器在空气中飞行时,机翼所受到的上升力和飞机的重量之间的关系。
在飞行器的设计中,要合理地利用机翼的升力产生,以提高飞机的升力,降低飞行器的重量。
这可以通过机翼的形状、角度、曲率等因素来实现。
环流和卡门涡是指空气动力学中所形成的环流和涡旋。
在飞行器的设计中,环流和卡门涡的产生直接影响到机翼和尾翼的空气动力性能,因此需要进行优化设计。
二、飞行器空气动力学设计与优化的主要方法1.模拟分析法模拟分析法是一种常用的飞行器空气动力学设计和优化方法。
通过数值计算方法,建立数学模型,对空气动力学性能进行分析和预测,从而优化飞行器的设计方案。
模拟分析法可以预测飞行器的各项性能指标,如空气动力、静力、动力等,因此被广泛应用于飞行器的设计和研发中。
2.实验研究法实验研究法是飞行器空气动力学研究的另一种重要方法。
通过风洞试验等实验手段,对飞行器的空气动力学特性进行测试和测量,从而得到精确的空气动力学数据,帮助设计人员进行优化设计。
实验研究法具有直观、可靠性高等优点,但是成本较高,周期也较长,因此一般用于飞行器的重要部件和关键技术的研究。
航空航天工程师的航空器设计软件
航空航天工程师的航空器设计软件航空航天工程师在设计和开发航空器时,依赖于一系列专业软件来辅助完成各项工作。
这些软件不仅提供了设计、分析和模拟等功能,还能够帮助工程师有效地优化设计方案,并确保飞行器在安全、可靠和高性能的基础上运行。
本文将介绍一些航空航天工程师常用的航空器设计软件。
一、CAD软件(计算机辅助设计软件)CAD软件是航空航天工程师设计航空器的基础工具。
它们提供了3D建模和绘图功能,可用于创建、编辑和查看航空器的外形和内部结构。
工程师可以通过CAD软件进行构件的装配和碰撞检测,并获取设计模型的准确测量数据。
著名的CAD软件包括AutoCAD、CATIA和SolidWorks等。
二、CFD软件(计算流体力学软件)在航空器设计中,流体力学是一个关键领域,而CFD软件则可模拟和分析气动和流体流动现象。
它们通过数值计算方法解决流体力学方程,从而预测气流、涡流和阻力等参数。
CFD软件可以帮助工程师优化机翼和机身的气动外形,提高飞行器的气动性能和燃油效率。
常见的CFD软件包括ANSYS Fluent、OpenFOAM和STAR-CCM+等。
三、结构分析软件结构分析软件用于评估航空器的强度和刚度等结构性能。
它们能够模拟和计算各种载荷条件下的应力、变形和振动情况,以确保航空器在飞行期间不会发生破坏或失效。
工程师可以使用结构分析软件设计和优化每个构件的几何形状和材料特性,确保其满足航空器设计要求。
一些常用的结构分析软件有ANSYS、Nastran和ABAQUS等。
四、系统仿真软件系统仿真软件可模拟整个航空器的各个子系统之间的相互作用。
它们允许工程师将不同子系统(如动力、导航、控制和电气等)进行集成和测试,以评估整个航空器的性能和可靠性。
系统仿真软件还可用于验证设计方案、优化控制策略、评估飞行特性和开展事故模拟分析等。
常用的系统仿真软件包括MATLAB、Simulink和LabVIEW等。
五、飞行动力学软件飞行动力学软件用于模拟和分析航空器在不同飞行阶段的动力学行为。
飞行器空气动力学特性分析与优化
飞行器空气动力学特性分析与优化飞行器的空气动力学特性分析与优化是现代航空工程中的核心问题之一。
通过研究飞行器在大气中的运动规律和空气动力学特性,可以为飞行器的设计、性能提升和操作提供有力的支撑。
本文将从飞行器的空气动力学特性分析入手,探讨如何优化设计以提高飞行器的效能。
首先,飞行器的空气动力学特性分析是了解和解释飞行器在空气中运动的基础。
空气动力学是研究物体在空气中运动时所受到的气动力学作用的科学。
通过对飞行器的空气动力学特性建模和分析,可以了解飞行器各部件受力情况、气动力学性能以及其他相关特性。
例如,对飞行器的升力、阻力和侧向力的研究可以帮助我们理解飞行器的操控性能和稳定性。
其次,飞行器空气动力学特性分析为优化设计提供了理论依据。
通过对飞行器的气动特性进行分析,可以评估不同设计方案的优缺点,为优化设计提供指导。
例如,通过优化飞行器的机翼形状、控制面布置和机身外形等因素,可以减小飞行器的阻力,提高空气动力学性能,从而提高飞行器的燃油效率和航程。
此外,合理设计飞行器的气动外形和控制面的位置,可以提高飞行器的操纵性和稳定性,确保飞行器的安全飞行。
飞行器的空气动力学特性分析与优化也包括对飞行器的气动性能的数值模拟和试验验证。
基于计算流体动力学(CFD)和风洞试验等方法,可以进行飞行器的气动性能预测和验证。
通过这些方法,可以对飞行器在不同飞行状态下的气动力学响应和飞行性能进行模拟和分析,为飞行器的优化设计提供实验依据。
此外,还可以利用试验数据与模拟结果进行对比,验证模拟方法的准确性。
针对飞行器空气动力学特性分析与优化的研究,近年来涌现出一些新的技术和方法。
例如,由于计算能力的不断提高,CFD方法在飞行器气动性能预测方面得到广泛应用。
同时,多学科优化方法的引入也为飞行器的气动性能优化提供了新的途径。
多学科优化方法可以综合考虑飞行器气动特性、机械结构和控制系统等多个因素,通过优化设计参数,使得飞行器在性能、结构和操纵性等方面达到最佳状态。
基于先进CFD方法的民用客机气动优化设计共3篇
基于先进CFD方法的民用客机气动优化设计共3篇基于先进CFD方法的民用客机气动优化设计1基于先进CFD方法的民用客机气动优化设计随着飞机制造技术的不断进步,民用客机的设计也越来越注重气动优化。
在确保安全的前提下,优化设计可以使客机飞行更加稳定、省油、舒适。
传统的客机设计大多采用试验和经验相结合的方法,但是这种方法繁琐、周期长、成本高。
因此,现在越来越多的设计师开始采用计算流体力学(CFD)方法进行气动优化设计。
CFD方法是一种利用数值方法来求解流场中流动物理量的工具,通过对客机不同部位的流场进行模拟计算,可以获得客机各部位的气动指标(如升阻比、横滚力系数、侧滑角等)和流场分布。
然后根据指标进行分析和修改,再进行CFD计算,不断调整设计,直到达到预期设计效果。
相比于传统试验方法,CFD方法具有以下优点:1.计算时间长短。
CFD计算可以在电脑上进行,不需要实际在大风洞试验,节约了时间和成本。
2.模拟精度高。
CFD方法可以模拟各种流动情况,精确度高,可以更加准确地分析和优化客机设计。
3.可以快速调整。
通过CFD计算可以不断进行设计的修改、优化和调整,结果可以快速反馈,方便设计人员进行进一步的优化。
在进行气动优化设计时,需要对客机进行分部分析。
首先根据客机的飞行条件,确定客机的主翼和机身等部件的气动特性。
然后进行CFD模拟分析,获得各部件的气动指标。
最后对各部件进行整体优化,以达到最终的优化效果。
举个例子,对于客机的机翼设计,我们需要考虑升力和阻力之间的平衡。
在CFD计算中,可以通过调整机翼的后缘形状、前缘后掠角等参数来改变升力和阻力的比例。
通过CFD计算的优化,可以使机翼在达到一定升力的情况下,阻力最小,从而达到最佳的气动效果。
此外,还可以对机身、进气道、排气系统等部件进行气动优化设计。
通过不断的CFD计算和优化设计,可以使客机的气动性能达到最优状态,进一步提高飞机的经济性和安全性。
总之,基于先进CFD方法的民用客机气动优化设计还处于不断探索和发展的阶段,但是我们相信,在未来这种方法将会越来越广泛地应用于客机的设计优化中,使客机更加高效、节能、安全随着CFD方法在航空工业中的不断发展,民用客机的气动优化设计将会越来越重要和广泛。
飞行器设计中的气动力学建模方法
飞行器设计中的气动力学建模方法在飞行器设计中,气动力学建模是非常重要的一项工作。
它涉及到飞行器的飞行性能、稳定性、机动性等关键因素。
气动力学建模方法是通过建立物理模型来描述飞行器在气流中的运动,以此来预测飞行器的飞行特性。
本文将介绍几种常用的气动力学建模方法,并分析它们的优缺点。
首先,常见的一种气动力学建模方法是基于实验的方法。
这种方法通过在风洞中进行试验,测量飞行器在各种飞行状态下的气动力学数据,例如升力、阻力、侧力等。
然后根据试验数据进行数据分析和拟合,得到气动力学模型的参数。
这种方法的优点是可以得到较为准确的气动力学数据,适用于各种类型的飞行器。
但是,实验的过程比较复杂和耗时,并且受到实验条件和设备的限制。
其次,基于计算流体力学(CFD)的方法是近年来得到广泛应用的气动力学建模方法。
这种方法基于数值模拟技术,通过对流体力学方程的离散化和求解,可以模拟和预测飞行器在气流中的运动和气动力学特性。
CFD方法的优点是能够提供飞行器在不同飞行状态下的详细气动力学数据,同时还可以探究飞行器的复杂流场现象。
然而,CFD方法的计算复杂性较高,需要大量的计算资源和时间,并且对网格划分和模型参数的选择较为敏感。
第三,基于经验公式和经验数据的方法是在飞行器设计中常用的气动力学建模方法之一。
这种方法基于已有的经验公式和实际飞行数据,通过对飞行器的几何形状和特征进行参数化,进而计算得到飞行器的气动力学性能。
这种方法具有计算简单、快速的优点,适用于初步设计和快速评估。
但是,由于该方法是基于已有数据和经验公式的近似,所得到的结果可能存在一定的误差。
最后,基于工程模型和理论公式的方法是气动力学建模的另一种常用方法。
在这种方法中,可以根据飞行器的几何形状和受力情况,应用流体力学理论和等效原则,推导出飞行器的气动力学方程。
然后,根据这些方程进行数值计算或者解析求解,得到飞行器的气动力学性能。
这种方法具有比较高的精度和较强的理论基础,适用于飞行器设计的深入研究和性能优化。
飞机空气动力学的分析和优化设计
飞机空气动力学的分析和优化设计飞机是现代人类最重要的交通工具之一,相关技术的发展水平繁荣程度也间接地反映了国家和地区的航空工业成熟度。
空气动力学是飞机设计的重要科学。
飞机空气动力学的分析和优化设计能够为飞机设计和燃油效率提升提供重要支持。
本文将从飞机的气动原理入手,介绍飞机空气动力学的分析和优化设计方法。
一、飞机的气动原理飞机是飞行时在空气中依靠推进器产生推力,并利用翼面产生升力支持飞行的运动器体。
各种不同类型和规格的飞机,均是透过截取空气流动,获得机体所需的气流动力,完成推进和升力方向的变更,进而完成滑行,起飞,巡航,俯冲等动作。
其实质是机体毫无间隔地处在分子和分子之间的流体中,空气流动就会对其施加各种作用力,这些作用力依据气流的运动速度,攻角以及密度等要素的相互关系,也就引出了以下几个基本概念。
1. 马赫数马赫是一个物体飞行速度相对于其声速的比例,表明波面面前的速度。
2. 攻角攻角是流体流经实体表面时的入射角度,是飞行学中用来描述空气或气流相对于飞机物体的入射角。
3. 升力升力是涉及到翼面和气流相互作用的力,其是经由机翼及人工重力工作所产生的阻力,反作用于飞机本身而随之产生提高维持空中滞空的反作用力。
4. 阻力阻力是涉及到气流与航行体相互作用的力,它是指空气流动与物体接触的表面所产生的阻力。
二、空气动力学的分析方法从上面的基本概念和原理中可以看出,空气动力学是很微妙且复杂的工作,它需要数学方法来辅助加以分析。
下面将介绍几种适用于飞机空气动力学分析的数学方法。
1. 计算流体力学计算流体力学(CFD)是通过计算机数值方法来解决流体问题的一个分支领域。
它通过数值模拟处理来压缩时间和空间,把连续的流域离散化为一个网格,用一些微小的区域对研究对象进行求解,并依此计算出流场中的各种场量的数值解。
利用CFD模拟实现对飞机空气动力学性能的预测和优化。
2. 模拟试飞在飞机空气动力学的研究和发展中,一个非常重要的过程就是实物模拟试验。
民机试飞测试数据处理分析软件设计开发
民机试飞测试数据处理分析软件设计开发民机试飞测试数据处理分析软件设计开发一、引言民用航空飞行器的研制过程中,试飞是不可或缺的环节。
试飞过程中产生的大量测试数据需要进行处理和分析,以评估飞行器的性能和安全性,优化设计和改进性能。
因此,开发一种高效、精确、可靠的试飞测试数据处理分析软件对于保障飞行器试飞的顺利进行和不断提高飞行器的性能至关重要。
二、数据处理需求分析1. 数据采集在试飞过程中,飞行器所携带的各种传感器和监测设备会实时产生大量的数据,包括飞行速度、高度、姿态、气动力、引擎参数等等。
软件需要能够有效无误地采集这些数据,并进行实时处理。
2. 数据存储与管理试飞测试数据的存储和管理是软件设计开发中必须关注的重点。
大量的数据需要以可靠的方式保存,方便后续的处理和分析。
同时,数据的管理需要能够方便地进行检索、查询和维护,以便根据需要随时查看和使用相应的数据。
3. 数据预处理试飞测试数据存在各种噪声和异常值,需要进行预处理。
预处理包括数据清洗、异常值检测和修复等环节,以保证后续的数据分析和结果准确可靠。
4. 数据分析与统计试飞测试数据的分析和统计是软件设计开发的重要目标。
根据试飞测试中不同的需求,设计合适的算法和模型,对数据进行分析和统计,得出相应的结论和结论,为飞行器的设计和改进提供有力的支持。
5. 数据可视化试飞测试数据的可视化对于分析结果的表达和理解至关重要。
通过绘制直观的图表、曲线和动画等形式,将试飞测试数据的分析结果以可视化的方式呈现出来,有助于直观准确地理解数据和分析结果。
三、软件设计与开发在民机试飞测试数据处理分析软件的设计与开发过程中,需要考虑以下几个方面:1. 架构设计软件的架构设计应考虑到实现数据采集、存储、预处理、分析与统计和数据可视化等功能的完备性和高效性。
可以采用模块化的设计,将各个功能划分为相对独立的模块,通过模块之间的接口实现数据的流动和交互。
2. 数据库设计软件需要设计合适的数据库结构来存储试飞测试数据。
飞行器动力系统的优化与设计
飞行器动力系统的优化与设计在人类不断探索天空和宇宙的征程中,飞行器动力系统始终是至关重要的一环。
从早期的螺旋桨发动机到现代的喷气式发动机,再到未来可能广泛应用的电动和混合动力系统,飞行器动力系统的优化与设计一直在不断演进,以满足更高的性能、效率和可靠性要求。
飞行器动力系统的类型多种多样,常见的包括活塞式发动机、涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机以及电动发动机等。
每种类型都有其独特的特点和适用范围。
活塞式发动机是早期飞行器常用的动力来源,它通过活塞在气缸内的往复运动来实现能量转换。
然而,由于其功率和效率的限制,逐渐在现代大型飞行器中被淘汰,但在一些小型通用航空飞机中仍有应用。
涡轮喷气发动机则是现代高速飞行器的主要动力选择。
它通过吸入空气,经过压气机压缩,在燃烧室中与燃料混合燃烧,然后通过涡轮膨胀做功,最后高速喷出产生推力。
这种发动机具有较高的功率和速度性能,但燃油效率相对较低。
涡轮风扇发动机在涡轮喷气发动机的基础上增加了外涵道,一部分空气不经过燃烧室而直接通过外涵道排出,从而提高了燃油效率,同时降低了噪音。
它广泛应用于现代客机和军用运输机等。
涡轮螺旋桨发动机将涡轮的功率通过减速器传递给螺旋桨,在低速飞行时具有较高的燃油效率和经济性,常用于支线客机和通用飞机。
近年来,随着电动技术的快速发展,电动发动机在飞行器领域也开始崭露头角。
电动发动机具有零排放、低噪音、维护成本低等优点,但目前受到电池能量密度和重量的限制,主要应用于小型无人机和电动飞机的实验项目中。
在飞行器动力系统的优化设计中,需要考虑众多因素。
首先是性能需求,包括推力、速度、航程和负载能力等。
不同类型的飞行器对这些性能指标的要求各不相同。
例如,战斗机需要高推力和高速度,而客机则更注重燃油效率和航程。
效率是另一个关键因素。
提高发动机的热效率、推进效率和燃烧效率可以显著降低燃油消耗和运营成本。
通过优化压气机和涡轮的设计、改进燃烧过程以及采用先进的材料和制造工艺,可以实现效率的提升。
高性能计算机模拟空气动力系统优化设计
高性能计算机模拟空气动力系统优化设计概述:空气动力系统优化设计是现代航空工程领域中非常重要的一个研究方向。
随着科技的不断发展,高性能计算机模拟成为空气动力系统优化设计的关键工具之一。
本文将介绍高性能计算机模拟空气动力系统优化设计的基本原理、流程以及其在航空工程中的应用。
引言:空气动力系统优化设计是指在满足特定要求的前提下,通过调整空气动力系统的参数,提高其性能。
这个过程包括数值模拟、参数优化和性能评估等步骤。
在过去,研究人员通常使用经验公式和试验数据来进行优化设计。
然而,这种方法存在一些不足之处,比如成本高、效率低、时间长等。
随着计算机技术的发展,高性能计算机模拟成为空气动力系统优化设计的新方法。
高性能计算机模拟的基本原理:高性能计算机模拟是通过数值方法解决空气动力系统的流场方程,来模拟实际飞行条件下的空气流动情况。
这种方法可以根据设计参数的变化快速获得相应的性能指标,并通过数值优化算法自动调整设计参数。
高性能计算机模拟的基本原理主要包括三个方面:流场方程的建立、边界条件的设定和数值求解算法的选择。
流场方程的建立是模拟空气动力系统的基础,一般采用雷诺平均N-S方程。
在建立方程时,需要考虑流动的不可压缩性、非定常性以及湍流的影响等因素。
边界条件的设定是指在计算区域的边界上设置适当的边界条件,这些边界条件一般包括速度、压力和物理量的变化等。
数值求解算法的选择是指通过计算机算法解决流场方程。
在这方面,常用的算法有有限差分法、有限体积法、有限元法等。
高性能计算机模拟的流程:高性能计算机模拟空气动力系统优化设计的流程主要包括准备工作、数值模拟、参数优化和性能评估四个步骤。
准备工作是进行模拟前的准备,包括准备计算网格、设置流场方程和边界条件等。
计算网格是用来划分计算区域的离散网格,它的划分对计算结果具有很大的影响。
设置流场方程和边界条件是为了在模拟过程中精确描述空气流动情况。
数值模拟是根据设置的流场方程和边界条件,通过高性能计算机进行数值计算,得到空气动力系统在不同参数下的流场分布情况。
航模中的空气动力学与气动力学分析
航模中的空气动力学与气动力学分析航空模型是模拟真实飞行器的缩小版,用于研究不同空气动力学现象与飞行特性。
空气动力学和气动力学是航模设计与开发的基础,对于模型的稳定性和性能有着重要影响。
本文将探讨航模中的空气动力学与气动力学分析方法及其应用。
一、空气动力学和气动力学的基础概念1. 空气动力学概述空气动力学是研究飞行器在空气中运动的力学学科。
它研究空气对物体的作用和飞行器在空气中的运动规律。
在航模中,空气动力学主要包括升力、阻力、侧力、升力矩、阻力矩和侧力矩等。
2. 气动力学概述气动力学是研究空气在动力与力学作用下的运动学学科。
它研究流体的运动规律和流体对物体的作用。
在航模中,气动力学重点研究流动现象、气动参数和气动力等。
二、航模中的空气动力学分析方法1. 空气动力学系数空气动力学系数是描述飞行器在不同运动状态下的空气动力学性能的参数。
在航模中,常用的空气动力学系数有升力系数Cl、阻力系数Cd、侧力系数Cy、升力矩系数Cm、阻力矩系数Cn和侧力矩系数Clp等。
可以通过风洞实验和数值模拟方法来测量和计算这些系数。
2. 风洞实验风洞实验是航模中常用的空气动力学分析方法之一。
通过在风洞中对模型进行测试,可以准确测量和研究模型在不同风速、迎风角等条件下的空气动力学性能。
风洞实验的数据可供设计师优化模型、改进结构和增强性能提供参考。
3. 数值模拟数值模拟是一种基于计算机和数值方法的空气动力学分析方法。
通过将模型几何形状、流场参数等输入计算机模拟软件,可以计算出模型在不同条件下的空气动力学系数。
数值模拟方法可以节省时间和成本,并且可以进行更加精细的分析和优化。
三、航模中的气动力学分析方法1. 模型设计与评估在航模制造过程中,正确的设计和评估模型的气动力学性能至关重要。
设计师需考虑模型的空气动力学特性,如机翼形状、机身设计、负载分布等。
通过气动力学分析,可以预测模型在不同飞行条件下的稳定性、操纵性和性能指标,从而提供指导设计和改进的依据。
空气动力学与飞行器的优化设计
空气动力学与飞行器的优化设计一、引言随着航空技术的不断发展,空气动力学与飞行器优化设计成为了飞行器设计领域的关键课题。
本文将重点讨论空气动力学与飞行器的优化设计,并探讨其在飞行器性能提升和节能减排等方面的应用。
二、空气动力学基础概述首先,我们需要了解空气动力学的基础知识。
空气动力学研究的是空气对物体运动的影响,主要包括气动力、流场分析和空气动力学参数的计算等。
在飞行器设计中,空气动力学是必不可少的一项学科,它关注的是飞行器在大气中的运动以及受到的力的大小和方向。
三、飞行器优化设计的意义飞行器的优化设计可以显著提高其性能和效率,进一步满足不同应用场景的需求。
优化设计不仅可以提高飞行速度和载重能力,还可以降低油耗和减少对环境的污染。
通过深入研究空气动力学与飞行器的相互作用关系,可以为飞行器的优化设计提供科学依据。
四、飞行器的气动外形优化飞行器的气动外形是优化设计中的重要方面。
通过合理设计气动外形,可以减小空气阻力、提高升力系数和稳定性。
常见的气动外形优化方法包括细化机翼结构、改变飞行器的流线型、优化机身等。
通过这些优化方法,可以减小飞行器的空气阻力,降低能耗和燃油消耗。
五、翼型与机翼参数的优化翼型和机翼参数是飞行器空气动力学优化设计中的关键因素。
通过优化翼型的几何形状和机翼的布局参数,可以有效改善飞行器的升阻比、操纵性和空气动力性能。
同时,在优化设计中还要考虑飞行器的结构强度和材料选择等方面,以满足飞行器在不同工况下的需求。
六、推进系统优化推进系统对飞行器性能和效率有着重要影响。
优化飞行器的推进系统既可以提高飞行速度,又可以降低燃油消耗。
在推进系统的优化设计中,需要综合考虑喷气引擎的效率、涡轮的设计、气流控制等因素。
同时,还可以采用先进的推进技术,如电推进系统和混合动力系统等,以提高飞行器的性能和环境友好性。
七、控制系统优化控制系统对飞行器的操纵性和稳定性具有重要作用。
通过优化设计控制系统,可以提高飞行器的操纵性能、减小飞行器的姿态变化和响应时间。
航空发动机的优化设计方法
航空发动机的优化设计方法航空发动机是飞机最核心的部件之一,直接关系到飞机的性能和安全。
在现代航空领域,优化设计成为航空发动机研究的重要方向,其主要目的是提高发动机的效率和功率,并且降低燃油消耗和环境污染。
本文将介绍航空发动机的优化设计方法,包括空气动力、热力学、机械和材料等方面。
一、空气动力优化方法1. 气流模拟技术航空发动机的空气动力性能直接决定着其功率和效率。
因此,在发动机的设计和优化中,确定好流场的分布与变化,对于发动机的性能有着重要的影响。
气流模拟技术是一种基于数值分析的计算流体力学(CFD)方法。
它能够通过数学模型和计算方法,预测流场中各种物理参数的分布和变化。
通过这种技术,我们可以优化整机结构,调整叶轮、导流器和燃烧室的形状,进而达到提升航空发动机空气动力性能和优化整机结构的目的。
2. 喷气式推力贡献分析形成喷气式推力是发动机最基本的作用之一,提高喷气式推力是现代航空发动机设计的重要方向之一。
在设计过程中,对于正式设计时的喷气式推力实测值,需要进行推力贡献分析。
这样可以通过不同方案的设计参数,比较不同方案的喷气式推力贡献值,找到提高推力的最优方案。
二、热力学优化方法1. 燃烧室设计优化燃烧室是发动机内部燃烧过程的核心区域,关系着喷气式推力、燃料消耗和污染排放等方面。
在燃烧室的设计优化中,应重点考虑以下几个方面。
首先,应根据燃油的燃烧特性,确定好喷油方式、混合比和燃料点火顺序、点火时机等参数。
其次,还应该有效降低燃烧过程中产生的热损失和污染物排放。
2. 高温冲压轮轴技术热力学参数是影响发动机的重要组成部分。
例如,温度过高的冲压轮轴会导致强度降低甚至故障。
因此,发动机设计中提高冲压轮轴的抗高温性能,就成为了一个重要的优化方向。
高温冲压轮轴技术目前的发展趋势是采用涂层、插料和表面强化等手段来提高抗高温,抗氧化和耐腐蚀性能,从而避免冲压轮轴的因温度过高而退役或损坏的情况。
三、机械性能优化方法1. 材料选择与耐磨修复技术机械性能直接关系到航空发动机在高温、高速、高负荷等环境下的运行状况。
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民用飞机气动力优化设计分析平台 AeroOpti(一) 平台的必要性民用飞机气动力优化设计分析平台AeroOpti是一个专门为民用飞机气动力设计分析工程师量身定制的快捷、方便的气动力优化设计分析综合平台,它以高性能并行计算技术和成熟的商用计算流体力学(CFD)软件为依托、以工程仿真分析流程为向导、以参数化的飞机气动力仿真分析模型库、飞机气动设计专家系统为核心,为国内民用飞机设计单位提供飞机气动设计优化工具,从而提升民用飞机设计单位的独立设计能力和核心竞争力。
波音公司预测,未来20年中国需要价值2130亿美元的2600多架新飞机。
而空中客车称,未来20年全球民航将出现自1980年以来最强劲的运量恢复,而中国需要1790架100座以上的飞机。
面对大蛋糕,中国的民用飞机产业制定了相应的产业政策,中国造客机最便捷的道路是从国内市场、支线飞机起跑;同时在大型干线客机上,通过与世界主要航空工业体的合作,以最终实现“追赶”目标。
中国民用飞机制造水平,特别是自主研发能力与波音和空客比还存在很大差距,远不能满足国民经济建设和发展需要。
民用飞机的设计制造能力代表着一个国家的科技和经济实力。
进入二十一世纪以后,中国的经济实力和科技水平得到了很大的提高,因此,怎样在民用飞机设计和制造能力上追赶波音和空客,是我国民用飞机产业面临的现实问题。
现代民用飞机非常强调其经济性,而飞机的空气动力学效率是决定其经济性(燃油消耗率)的重要因素。
因此飞机气动优化设计技术是民用飞机设计的关键技术。
1.国内民用飞机设计水平现状总的来说,中国的民用飞机设计制造业正面临着以下的挑战:1.1不断压缩的飞机设计制造周期随着中国市场化程度的不断提高,各行各业都存在着激烈的市场竞争问题,要想在市场上立于不败之地,只有缩短产品上市和更新的周期,加快项目的进度。
在此条件下,中国的民用飞机设计制造企业不仅要提高自己的设计水平,还必须通过应用一些现代化的高科技手段如计算机仿真设计分析来提高飞机设计制造效率,缩短飞机设计制造周期,以满足客户的时间进度要求。
1.2激烈的市场竞争要求随着中国航空市场的不断完善与成熟,中国的民用飞机设计制造市场已经完全向世界开放,中国的民用飞机设计制造企业必须正面迎接国际巨头的竞争和冲击。
在这样的激烈的一个市场竞争环境中要求得生存和发展,企业必须不断地提高自己的设计水平,向国际一流的民用飞机设计制造企业看齐。
要提高自己的设计水平,就必须学习新的设计理念,更新设计手段,用科学的而不仅仅是传统的经验方法来优化设计方案。
1.3日益严苛的民用飞机设计制造质量要求现在的民用飞机设计制造不仅仅追求飞机的性能,也越来越注重飞机的内在质量,如:飞机的安全性、舒适性等。
而现代民用飞机设计制造正朝着经济性的方向发展,这对民用飞机的安全性和舒适性的要求就更高了。
对于庞大而复杂的民用飞机设计,传统的设计规范和经验已经不太适应,必须采用一些现代的计算机仿真技术,在飞机设计的初期就对庞大而复杂的飞机的各系统进行模拟分析,才能找出最佳的设计方案。
1.4越来越紧迫的成本控制要求对于民用飞机的气动力设计,目前都是通过风洞试验来进行设计验证,如发现设计中有问题,通过改进后还要进行风洞试验进行重新验证。
风洞试验从模型设计、模型加工、吹风到结果整理不仅周期很长,而且成本较高,也不利于优化设计。
为应对这些市场的挑战,要求民用飞机设计企业从每一个环节审视自己的每一个核心流程,以求优化管理,提升效率。
从设计的角度上看,要求企业更加合理的应用企业各类工程资源,优化设计分析流程,让仿真分析活动更早地参与到民用飞机设计流程当中,增加分析与仿真在整个产品设计中的比重,并从整个民用飞机设计管理的角度妥善处理和利用工程仿真分析数据与上下游其它数据的关系。
然而,经过对国内民用飞机设计企业工程分析管理人员的访谈,我们发现。
目前在国内民用飞机设计企业当中,普遍存在如下问题:• 缺乏先进的民用飞机设计经验• 缺乏规范的仿真分析流程• 缺乏高性能的计算软、硬件资源• 缺乏有效的机制以促进知识的积累与重用总的说来,目前我国的民用飞机设计企业在工程仿真分析方面所面临的突出问题是:CAE和CFD应用水平低,企业缺乏工程仿真知识的积累、工作流程规范和易学易用的专业分析工具软件。
这些问题的存在,对我国民用飞机设计企业的发展带来的威胁是:1)工程分析的知识保存在某几个富有经验的资深工程分析人员头脑当中,而这些人员的退休或者离职会带来巨大的影响和冲击2)知识与经验不能有效积累与重用,相同的错误一犯再犯,相似的设计无法重用,而没有积累也就没有创新,没有创新企业就难于在未来的市场竞争中立足。
2.国际上民用飞机设计形势2.1创新设计能力成为竞争取胜的关键。
全球经济的一体化使得民用飞机设计的竞争日益激烈,要想在市场竞争中取胜就必须不断地提高自己的创新设计能力。
要创新就存在风险,因为创新的设计往往超出了经验的范围。
在这样的一个创新设计环境中,很多经验的设计思路和验证手段就不能满足现代民用飞机设计的要求,必须要引进一些更新的计算机辅助设计手段如计算机仿真分析。
另一方面,各航空公司对民用飞机的经济性越来越重视,任何通过细节设计来提高民用飞机的经济性是民用飞机设计工程师非常关心的问题。
2.2国际上民用飞机设计现状相对于传统的“理论分析+工程规范”的设计方法,目前国际上流行的民用飞机设计方法是“无纸化”:通过计算机软件采用仿真分析模拟手段进行数值分析,在飞机制造前就能掌握飞机的各性能指标。
3.飞机设计中的CFD应用现状3.1国外在国外,每个民用飞机设计企业都有一支专门的CFD设计分析队伍来进行飞机气动力的仿真分析,同时有一大批的CFD咨询公司为这些建筑设计企业提供CFD服务。
其特点是:1)有专门的CFD部门,并按设计项目成立专门的项目小组;2)分工明确,有设计工程师、试验工程师、分析工程师;3)每个民用飞机设计企业都有自己的分析规范和流程,根据既定的分析规范和流程,不同的工程师可以得到同样可靠的计算结果,新员工通过简单的培训就能胜任复杂的CFD仿真分析工作;4)CFD分析已纳入民用飞机设计流程,是设计过程中一个不可缺少的重要环节;5)拥有通用的商业CFD软件和自用的专业CFD软件;6)建立了一整套完整的商业CFD软件计算结果、风洞试验结果和飞行数据之间的相互验证、相互补充关系的数据库;7)拥有专业的民用飞机气动力优化设计仿真分析软件。
3.2国内CFD已得到重视,各企业与国内各高校联合开发了很多自用的专业CFD软件,也购买了一些商业CFD软件。
这几年由于商业CFD软件的很强的通用性和计算结果的高度可靠性,它们正在逐步替代各企业开发的自用的专业CFD软件。
但由于商业CFD软件的高价格和使用难度以及人员素质等因素,使得其普及的程度受限。
目前已经在一些飞机设计企业开始应用,其现状是:1)飞机设计企业虽有专门的分析人员和部门,但队伍力量不够强大,尤其是商业CFD软件的使用经验较少,CFD计算结果的一致性还有待提高;2)CFD分析人员没有真正参与到飞机设计流程中,CFD分析与设计脱节,CFD没有作为飞机气动力优化设计的手段;3)许多企业没有一个明确的CFD分析流程和规范,各工程师根据自己的能力和经验来进行CFD分析,其结果往往带有人为的因素;4)许多企业有CFD软件的使用人员,但缺乏CFD分析专家对结果的合理性作出判断;5)还没有建立商业CFD软件计算结果、风洞试验结果和飞行数据之间的相互验证关系数据库;6)缺乏专门的飞机气动力优化设计仿真分析软件。
4.民用飞机气动力优化设计分析软件AeroOpti开发的意义4.1符合国际潮流趋势计算流体力学(CFD)是上个世纪三、四十年代发展起来的一个计算机辅助工程技术,进入本世纪以后,随着计算机内存和计算速度的提高,CFD软件应用得到了飞速的发展。
商业化的CFD软件已经在航空、航天、汽车、电子和建筑等很多行业得到了广泛的应用,为改进产品设计质量、提高产品设计效率做出了很大贡献。
但是,CFD也是一门非常专业的学科,要很好地掌握CFD软件技术必须掌握一定的CFD专业知识,因此,如何使普通的设计工程师也能熟练应用商业化的CFD软件来解决实际问题是摆在各企业面前的头疼的问题。
利用通用的商业CFD软件,针对不同的行业不同的产品做一些二次开发是目前全球各企业和软件服务商共同关心的问题。
现有的商业化的CFD软件固然有它许多优势的地方:如使用方便,可靠性高,计算速度快等等,但也有许多不足之处:1)由于从软件公司的自身利益出发,往往强调自身软件之间的集成和协同,对第三方软件只提供开放接口,不提供集成。
这样势必存在这样或那样的局限性;2)软件的通用性好、可以支持各个行业,由此带来了通用软件的通病,缺乏专业性;3)由于自身软件的某些局限,往往只强调某个环节功能,如有的软件在流程自动化方面比较好、有的在数据管理方面比较强;4)这些软件都来自国外,国内用户使用时有许多局限性;5)不能提供分析方面的指导;6)整个环境的实施比较慢。
而XX公司开发的民用飞机气动力优化设计分析软件平台AeroOpti就是在通用的商业化CFD软件(如Fluent, CFX)的基础上根据行业规范要求开发的飞机气动力优化设计仿真分析专用软件,这完全符合这种国际潮流趋势。
她以飞机气动力设计流程为中心,采用工程工作流管理方式定义分析流程,同时,她采用开放式的体系架构,可以和最优秀的商业CFD工具和各企业自己开发的自用的专业CFD软件进行集成,充分发挥了各个应用软件的优势。
整个系统强调流程的协同、工程知识管理、数据库和模型库管理、与PDM的集成。
此外,引入了分析规范使得分析更加标准化和一致性,而且操作简单。
4.2满足国内客户需求飞机气动力优化设计仿真分析平台AeroOpti是真正面向国内飞机设计用户需求开发的环境,她首先建立的是按国家标准的气动力分析规范,如:我国实行的飞机设计标准(法规),系统就以此标准实施分析流程,在系统中提供了各种有助于分析实施的智能向导,如分析模型的提取、模型简化原则、网格划分标准、载荷定义以及分析结果的提取和评判,并对分析数据进行有效管理。
飞机气动力优化设计仿真分析平台建立后,作为一般的飞机气动工程师无须掌握深澳的CFD知识,就能对飞机的气动力设计进行优化仿真设计分析,从而在设计初期就能了解飞机的气动性能情况,发现可能存在的设计问题,并根据仿真分析结果提供设计规范要求的改进设计方案。
综上所述:我国的民用飞机设计企业需要这样一个飞机气动力优化设计仿真分析平台:它能规范企业的工程分析流程,并在流程当中积累工程分析的经验,逐步地将个人知识转换为组织知识;企业利用该平台可以合理组织和管理工程分析的人员与工具,并能根据业务流程变化与能力的提升不断优化和改进相关流程,而该平台将能提供足够的弹性以支持企业组织和业务的发展。