飛機氣動設計：幾何與最佳化

內容簡介

本書全面介紹現代飛機氣動幾何設計、研製開發、最佳化及其在飛行器中的套用，是空氣動力學建模和飛機設計方面的重要專著。內容涵蓋一系列與飛機升力面設計密切相關的幾何參數化，重點是提高飛機幾何參數效率，提供氣動設計與最佳化解決方案，其大多數概念可以套用於其他工程開發。

從幾何參數化的基本原理開始，讀者通過對二維機翼最佳化基本原理的了解，可進行三維機翼合成和靈敏性計算設計。更為重要的是，本書給出了基本機翼剖面分析概念和機翼設計方法等關鍵思想的計算機代碼翻嘗和，使讀者更容易開發自己的應用程式。本書語言簡明，難點闡述循序漸進，注重深入淺出，強調理論與實際聯繫。

本書既可用作各航空院校相關專業的教材，又可供相關工程技術與研究人員參考使用。

圖書目錄

第1章緒論

第2章幾何參數化：理論和實踐

2.1尺寸的意義

2.1.1外形和尺寸的分離

2.1.2無量綱係數

2.2參數化幾何

2.2.1最佳化前檢查

2.3一個好的參數化幾何需要什麼：三個判據

2.3.1簡潔性

2.3.2健壯性

2.3.3靈活性

2.4參數化機身：幾何最佳化權衡實例

2.4.1橫截面參數化

2.4.2機身橫截面最佳化：實例

2.4.3參數化三維機身

2.5關於固定翼類飛機幾何模型的全面觀察

2.6必要的靈活性

2.7設計過程中參數化幾何的地位

2.7.1最佳化：目標函式的分級

2.7.2最佳化目標

2.7.3最佳化方法選擇

2.7.4逆向設計

第3章曲線

3.1圓錐曲線和貝塞爾曲線

3.1.1投影幾何構造的圓錐曲線

3.1.2參數化伯恩斯坦圓錐曲線

3.1.3有理圓錐曲線和貝塞爾曲線

3.1.4貝塞爾曲線特性

3.2貝塞爾樣條

3.3Ferguson曲線

3.4B樣條曲線

3.5節向量

3.6非均勻有理基本樣條曲線

3.7曲線參數化在Rhino中的實現

3.8曲線最佳化

第4章曲面

4.1放樣、轉化和孔斯曲面

4.2貝塞爾曲面

4.3B樣條和非均勻有理基本樣條曲面

4.4自由形態變形

4.5曲面參數最佳化在Rhino中的實現

4.5.1非均勻有理基本樣條曲面

4.5.2自由形態變形

4.6曲面最佳化

第5章翼型設計：基本原理

5.1定義、慣例、分類和描述

5.2“非分類”翼型

5.2.1低速翼型

5.2.2亞聲速翼型

5.2.3跨聲速翼型

5.2.4超聲速機翼

5.2.5自然層流翼型

5.2.6多元機翼

5.2.7變形和靈活翼型

5.3傳統翼型設計

5.4傳統翼型定義

5.5傳統翼型處理：實用入門

5.6翼型家族對應的參數

第6章傳統翼型家族

6.1NACA四位數翼型

6.1.1單變數變厚度分布

6.1.2雙變數弧線

6.1.3建立翼型

6.1.4命名

6.1.5一個缺點和兩個補救方法

6.1.6點的分布：採樣密度變化和尖峰

6.1.7MATLAB實現

6.1.8OpenNURBS/Rhino-Python實現

6.1.9套用

6.2NACA五位數剖面

6.2.1三變愚紙糊量弧形曲線

6.2.2系統命名與實現

6.3NACA SC家族

6.3.1SC(2)

第7章翼型參數最佳化

7.1複雜變換

7.1.1茹科夫榆店欠斯基翼型

7.2一對Ferguson樣條線能表示一個翼型嗎？

7.2.1簡單的參數翼型

7.3Kulfan類和形函式變換

7.3.1通用翼型

7.3.2傳統翼型變換局組旬

7.3.3近似精度

7.3.4Kulfan變換用做刪精埋舉濾波器

7.3.5計算的實腿戰乃騙現

7.3.6最佳化中的類和形函式變換：全局與局部搜尋

7.3.7捕捉翼型家族共同特性

7.4其他構造方法：過去、現在和未來

第8章平面圖形參數化設計

8.1展弦比

8.1.1誘導阻力

8.1.2結構效應

8.1.3機場適應性

8.1.4操縱

8.2梢根比

8.3前/後掠

8.3.1術語乃愚

8.3.2跨聲速飛行中的後掠

8.3.3超聲速飛行中的後掠角

8.3.4前掠角

8.3.5變後掠

8.3.6後掠翼“變長”

8.4機翼面積

8.4.1機翼面積的約束

8.5平面圖設計

8.5.1從草圖到幾何外形

8.5.2比例係數簡介：一個設計啟發和簡單的例子

8.5.3複雜外形和附加比例係數

8.5.4翼展方向弦長變化

第9章三維機翼合成

9.1基本變數

9.1.1扭轉

9.1.2上反角

9.2坐標系

9.2.1笛卡兒坐標系

9.2.2機翼邊界，曲線維度

9.3無量綱機翼合成

9.3.1例子：混合盒形機翼

9.3.2例：混合小翼參數化

9.4機翼幾何尺寸研究：客機機翼互換設計實例

9.5間接機翼幾何比例

第10章設計靈敏性

10.1靈敏性分析的有限差分法

10.2求導算法

10.2.1正切前向遞推

10.2.2逆向模式

10.3例:從翼型控制點求導到升力係數

10.4逆向設計例子

第11章基本翼型分析實例

11.1使用Python創建.dat和.in檔案

11.2從Python運行XFOIL

第12章人力飛機機翼設計：氣動外形最佳化案例研究

12.1限制

12.2平面圖設計

12.3翼剖面設計

12.4最佳化

12.4.1NACA 四位數機翼

12.4.2Ferguson樣條機翼

12.5改進設計

第13章後記：拓撲學面臨挑戰

飛機氣動設計：幾何與最佳化

基本介紹

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