《小型旋翼氣動設計》是2019年05月01日科學出版社出版的圖書，作者是羅世彬等。
基本介紹
- 書名：小型旋翼氣動設計
- 作者：羅世彬等
- ISBN：9787030609793
- 頁數：181
- 定價：98.00元
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2019年05月01日
- 裝幀：平脊精裝
- 開本：B5
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書系統分析和研究了小型旋翼氣動設計的關鍵技術，回顧和總結了小型旋翼氣動設計的研究歷程和現狀，詳細論述了旋翼翼型及三維槳葉氣動外形參數化方法、旋翼變形格線自動生成方法、單旋翼和共軸雙旋翼非定常流動數值模擬方法、高效代理模型最佳化算法等內容。基於上述方法，系統研究了不同設計參數對小型旋翼翼型氣動性能的影響；開展了旋翼翼型與三維外形的氣動最佳化設計，並結合算例給出了最佳化設計方案；最後還介紹了小型旋翼懸停測力試驗裝置的建立及試驗結果。為了內容完整性，本書對傳統的旋翼近似理論方法進行了簡要介紹。本書內容主要源於作者的研究工作，少部分內容取材於參考文獻。
圖書目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 小型旋翼無人機發展歷程 1
1.1.1 技術探索階段 1
1.1.2 技術奠基階段 3
1.1.3 蓬勃發展階段 4
1.2 螺旋槳氣動設計研究進展 5
1.2.1 飛機螺旋槳氣動設計 5
1.2.2 直升機旋翼氣動設計 6
1.2.3 小型無人機旋翼氣動設計 7
1.3 小型旋翼空氣動力學 9
1.3.1 小型旋翼繞流分析 9
1.3.2 小型旋翼氣動特性指標 10
1.3.3 小型旋翼氣動設計 11
1.4 小型旋翼氣動特性研究方法 16
1.4.1 理論方法 16
1.4.2 數值模擬 17
1.4.3 實驗方法 20
1.5 本書的研究脈絡 24
1.5.1 幾何外形參數化建模 26
1.5.2 小型旋翼的繞流格線生成 26
1.5.3 小型旋翼三維非定常流動數值模擬 26
1.5.4 小型旋翼氣動最佳化設計 26
1.5.5 小型旋翼的氣動特性實驗 27
第2章 小型旋翼外形參數化建模 28
2.1 幾何外形參數化 28
2.2 翼型參數化方法 29
2.2.1 Hicks-Henne參數化方法 29
2.2.2 CST參數化 31
2.2.3 PARSEC參數化 33
2.2.4 B樣條曲線 36
2.2.5 非均勻有理 B 樣條 36
2.3 三維槳葉參數化方法 38
2.3.1 FFD方法的發展 38
2.3.2 FFD方法 39
第3章 小型旋翼繞流格線生成方法 49
3.1 滑移格線技術 49
3.2 旋翼空間格線劃分 55
3.3 格線變形技術 57
3.3.1 徑向基函式格線變形基本方法 58
3.3.2 表面插值節點的選擇方法 60
3.3.3 基於RBF的格線變形算例 61
第4章 小型旋翼氣動特性計算 71
4.1 理論方法 71
4.1.1 動量理論簡介 71
4.1.2 葉素理論簡介 73
4.1.3 渦流理論簡介 78
4.2 旋翼繞流N-S方程數值計算方法 82
4.2.1 流動控制方程 82
4.2.2 方程組無量綱化 85
4.2.3 時間推進 86
4.2.4 空間離散 88
4.2.5 預處理技術 95
4.2.6 湍流模型 96
4.2.7 邊界條件 104
4.3 旋轉槳葉空氣動力特性 106
4.4 旋翼翼型氣動特性分析 107
4.4.1 計算方法的檢驗 107
4.4.2 雷諾數對氣動性能的影響 108
4.4.3 相對彎度對氣動性能的影響 112
4.4.4 相對厚度對氣動性能的影響 114
4.4.5 前緣半徑對氣動性能的影響 116
4.5 單旋翼流動數值模擬 116
4.5.1 常規尺寸旋翼流場數值模擬 117
4.5.2 微小型旋翼流場數值模擬 119
4.6 多旋翼流場數值模擬 122
4.6.1 常規尺寸共軸雙旋翼數值模擬 122
4.6.2 微型共軸雙旋翼數值模擬 126
第5章 小型旋翼氣動最佳化設計 129
5.1 飛行器氣動設計方法概述 129
5.1.1 試湊法 129
5.1.2 反設計方法 129
5.1.3 最佳化設計方法 130
5.2 基於代理模型的最佳化算法 131
5.2.1 概述 131
5.2.2 代理最佳化算法的發展 133
5.2.3 代理最佳化算法 136
5.2.4 代理最佳化算法的驗證 151
5.3 基於代理模型的小型旋翼氣動最佳化設計平台 157
5.3.1 設計指標的提出 157
5.3.2 外形參數化 158
5.3.3 格線生成 158
5.3.4 旋翼氣動性能評估 158
5.3.5 最佳化算法 158
5.3.6 流程圖 158
5.4 旋翼氣動最佳化設計算例 159
5.4.1 旋翼翼型最佳化設計 160
5.4.2 小型旋翼最佳化設計 164
第6章 小型旋翼氣動特性實驗 170
6.1 小型旋翼/螺旋槳氣動力實驗裝置 170
6.1.1 動力系統 170
6.1.2 數據測量系統 170
6.1.3 數據採集系統 171
6.1.4 結構支架系統 171
6.1.5 輔助系統 172
6.2 懸停狀態氣動力/力矩實驗 172
參考文獻 175
彩圖
前言
第1章 緒論 1
1.1 小型旋翼無人機發展歷程 1
1.1.1 技術探索階段 1
1.1.2 技術奠基階段 3
1.1.3 蓬勃發展階段 4
1.2 螺旋槳氣動設計研究進展 5
1.2.1 飛機螺旋槳氣動設計 5
1.2.2 直升機旋翼氣動設計 6
1.2.3 小型無人機旋翼氣動設計 7
1.3 小型旋翼空氣動力學 9
1.3.1 小型旋翼繞流分析 9
1.3.2 小型旋翼氣動特性指標 10
1.3.3 小型旋翼氣動設計 11
1.4 小型旋翼氣動特性研究方法 16
1.4.1 理論方法 16
1.4.2 數值模擬 17
1.4.3 實驗方法 20
1.5 本書的研究脈絡 24
1.5.1 幾何外形參數化建模 26
1.5.2 小型旋翼的繞流格線生成 26
1.5.3 小型旋翼三維非定常流動數值模擬 26
1.5.4 小型旋翼氣動最佳化設計 26
1.5.5 小型旋翼的氣動特性實驗 27
第2章 小型旋翼外形參數化建模 28
2.1 幾何外形參數化 28
2.2 翼型參數化方法 29
2.2.1 Hicks-Henne參數化方法 29
2.2.2 CST參數化 31
2.2.3 PARSEC參數化 33
2.2.4 B樣條曲線 36
2.2.5 非均勻有理 B 樣條 36
2.3 三維槳葉參數化方法 38
2.3.1 FFD方法的發展 38
2.3.2 FFD方法 39
第3章 小型旋翼繞流格線生成方法 49
3.1 滑移格線技術 49
3.2 旋翼空間格線劃分 55
3.3 格線變形技術 57
3.3.1 徑向基函式格線變形基本方法 58
3.3.2 表面插值節點的選擇方法 60
3.3.3 基於RBF的格線變形算例 61
第4章 小型旋翼氣動特性計算 71
4.1 理論方法 71
4.1.1 動量理論簡介 71
4.1.2 葉素理論簡介 73
4.1.3 渦流理論簡介 78
4.2 旋翼繞流N-S方程數值計算方法 82
4.2.1 流動控制方程 82
4.2.2 方程組無量綱化 85
4.2.3 時間推進 86
4.2.4 空間離散 88
4.2.5 預處理技術 95
4.2.6 湍流模型 96
4.2.7 邊界條件 104
4.3 旋轉槳葉空氣動力特性 106
4.4 旋翼翼型氣動特性分析 107
4.4.1 計算方法的檢驗 107
4.4.2 雷諾數對氣動性能的影響 108
4.4.3 相對彎度對氣動性能的影響 112
4.4.4 相對厚度對氣動性能的影響 114
4.4.5 前緣半徑對氣動性能的影響 116
4.5 單旋翼流動數值模擬 116
4.5.1 常規尺寸旋翼流場數值模擬 117
4.5.2 微小型旋翼流場數值模擬 119
4.6 多旋翼流場數值模擬 122
4.6.1 常規尺寸共軸雙旋翼數值模擬 122
4.6.2 微型共軸雙旋翼數值模擬 126
第5章 小型旋翼氣動最佳化設計 129
5.1 飛行器氣動設計方法概述 129
5.1.1 試湊法 129
5.1.2 反設計方法 129
5.1.3 最佳化設計方法 130
5.2 基於代理模型的最佳化算法 131
5.2.1 概述 131
5.2.2 代理最佳化算法的發展 133
5.2.3 代理最佳化算法 136
5.2.4 代理最佳化算法的驗證 151
5.3 基於代理模型的小型旋翼氣動最佳化設計平台 157
5.3.1 設計指標的提出 157
5.3.2 外形參數化 158
5.3.3 格線生成 158
5.3.4 旋翼氣動性能評估 158
5.3.5 最佳化算法 158
5.3.6 流程圖 158
5.4 旋翼氣動最佳化設計算例 159
5.4.1 旋翼翼型最佳化設計 160
5.4.2 小型旋翼最佳化設計 164
第6章 小型旋翼氣動特性實驗 170
6.1 小型旋翼/螺旋槳氣動力實驗裝置 170
6.1.1 動力系統 170
6.1.2 數據測量系統 170
6.1.3 數據採集系統 171
6.1.4 結構支架系統 171
6.1.5 輔助系統 172
6.2 懸停狀態氣動力/力矩實驗 172
參考文獻 175
彩圖
