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飞机空气动力学建模的有限元方法
摘要 在本文中，我们提出并验证了一种用于模拟航空航天应用的新型稳定可压缩流有限元框架。该框架由基于流线迎风/Petrov-Galerkin (SUPG) 的可压缩流 Navier-Stokes 方程、充当壁面函数的弱强制本质边界条件和充当激波捕获算子的基于熵的不连续性捕获方程组成。针对从低亚音速到跨音速流态的各种马赫数测试了该框架的准确性和稳健性。对 NACA 0012 翼型、RAE 2822 翼型、ONERA M6 机翼和 NASA 通用研究模型 (CRM) 飞机周围流动的二维和三维验证案例进行了气动模拟。将从所有案例的模拟中获得的压力系数与实验数据进行了比较。计算结果与实验结果一致性较好，证明了本文提出的有限元框架用于飞机气动模拟的准确性和有效性。
校园 建筑名称 建筑代码 房间号 平方英尺 学生上限 部门 主楼 空气动力学研究楼 ARB 100E 169.1 8 机械与航空航天
校园 建筑名称 建筑代码 房间数 平方英尺 学生人数 部门 主楼 空气动力学研究大楼 ARB 100E 169.1 8 机械与航空工程师 主楼 Arlington Hall C300 984 49 公寓与宿舍生活 主楼 商务楼 COBA COBA 138 761.7 37 教室（非部门特定） 主楼 商务楼 COBA COBA 139 747.3 37 教室（非部门特定） 主楼 商务楼 COBA COBA 140 774.3 37 教室（非部门特定） 主楼 商务楼 COBA COBA 141 774.9 37 教室（非部门特定） 主楼 商务楼 COBA COBA 142 1779.4 120 教室（非部门特定） 主楼 商务大楼 COBA COBA 147 1758.1 119 教室（非部门特定） 主楼 商务大楼 COBA COBA 149 1002.6 61 教室（非部门特定） 主楼 商务大楼 COBA COBA 150 1001.6 59 教室（非部门特定） 主楼 商务大楼 COBA COBA 151 980.6 57 教室（非部门特定） 主楼 商务大楼 COBA COBA 152 981.2 58 教室（非部门特定） 主楼 商务大楼 COBA COBA 153 1113.8 63教室（非部门特定） 主楼 商务大楼 COBA COBA 154 1139.7 62 教室（非部门特定） 主楼 商务大楼 COBA COBA 239 1246.9 78 教室（非部门特定） 主楼 商务大楼 COBA COBA 241 1255.8 72 教室（非部门特定） 主楼 商务大楼 COBA COBA 243 1275.2 72 教室（非部门特定） 主楼 商务大楼 COBA COBA 245E 2044.1 137 教室（非部门特定） 主楼 商务大楼 COBA COBA 245W 2079.8 137 教室（非部门特定）部门特定）主商务大楼 COBA COBA 251 967.7 46 教室（非部门特定）主商务大楼 COBA COBA 252 1002.6 61 教室（非部门特定）主商务大楼 COBA COBA 253 949.9 46 教室（非部门特定）主商务大楼 COBA COBA 254 987 63 教室（非部门特定）主商务大楼 COBA COBA 255 1130 72 教室（非部门特定）主商务大楼 COBA COBA 256 1161.1 72 教室（非部门专用） 主商务大楼 COBA COBA 336 主商务大楼 COBA COBA 339 主商务大楼 COBA COBA 348 1288.8 77 教室（非部门专用） 主商务大楼 COBA COBA 349 主商务大楼 COBA COBA 336 50 主商务大楼 B COBA 106A 218.5 10 CTR - 全球倡议 主商务大楼 B COBA 107D 441.8 20 共享空间 主商务大楼 B COBA 304 240.3 12 商务 - 学院 主商务大楼 B COBA 436 257.1 15 会计（COB） 主商务大楼 B COBA 535A 176.6 6 信息系统与运营管理 (COB) 主楼 商务大楼 B COBA 608 696 45 商务 - 学院主楼 商务大楼 B COBA 609 1036.5 51 商务 - 学院主楼 商务大楼 B COBA 610 377 15 商务 - 学院主楼 商务大楼 B COBA 633 359.1 10 商务 - 学院主楼 商务大楼 B COBA 634 382.7 10 商务 - 学院 主校区中心 CMPC CMPC 104 60 主校区中心 CMPC CMPC 105 56 主校区中心 CMPC CMPC 103 22 主校区中心 CMPC CMPC 108 22 主 CAPPA ARCH ARCH 204 2225 176 教育技术支持 SVCS 主要 CAPPA ARCH ARCH 304 455 20 教室（非部门特定） 主要 CAPPA ARCH ARCH 319 1326 20 IT - 客户 SVCS 主要 CAPPA ARCH ARCH 324 1326 20 IT - 客户 SVCS 主要 CAPPA ARCH ARCH 329 470.5 22 教室（非部门特定） 主要 CAPPA ARCH ARCH 330 602.6 25 教室（非部门特定） 主要 CAPPA ARCH ARCH 401 1350.7 64 教室（非部门特定） 主要 CAPPA ARCH ARCH 404 455 20 教室（非部门特定）主要CAPPA 拱门 拱门 109 24 主卡帕拱门 拱门 209 72 主卡帕拱门 215 23 主卡帕拱门 218 22 主卡帕拱门 410 20 主卡帕拱门 427 10 主卡帕拱门 211A 25 主卡帕拱门拱门 拱门 215A 23 主卡帕拱门 434B 22 主卡帕拱门 405 589。4 20 教室（非部门特定） 主楼 CAPPA ARCH ARCH 211 25 主楼 CAPPA ARCH ARCH 301 26 主楼 CAPPA ARCH ARCH 308 24 主楼 CAPPA ARCH ARCH 310 20 主楼 CAPPA ARCH ARCH 311 20 主楼 CAPPA ARCH ARCH 312 22 主楼 CAPPA ARCH ARCH 331 22 主楼 CAPPA ARCH ARCH 335 20 主楼 CAPPA ARCH ARCH 336 20 主楼 CAPPA ARCH ARCH 337 26 主楼 CAPPA ARCH ARCH 408 24 主楼 CAPPA ARCH ARCH 411 20 主楼 CAPPA ARCH ARCH 412 22 主楼 CAPPA ARCH ARCH 419 20 主楼 CAPPA ARCH ARCH 424 20 主楼CAPPA ARCH ARCH 429 12 主要 CAPPA ARCH ARCH 430 22 主要 CAPPA ARCH ARCH 103E 23 主要 CAPPA ARCH ARCH 429A 20 主要 CAPPA ARCH ARCH 105B 17 主要 CAPPA ARCH ARCH 103B 225 7 CAPPA - 建筑、规划与公共事务主要 CAPPA ARCH ARCH 105A 202 8 校园可持续性主要 CAPPA ARCH ARCH 107A 226 10 CAPPA - 建筑、规划与公共事务主要 CAPPA ARCH ARCH 201 720.7 36 CAPPA - 建筑、规划与公共事务主要 CAPPA ARCH ARCH 203A 234.9 8 CAPPA - 建筑、规划与公共事务主 CAPPA ARCH ARCH 204 2225 176 教育技术支持 SVCS
基于支持向量机的空气动力学设计与仿真...
俗称，是设想中的城市空中交通 (UAM) 空中交通概念 [1] 的一部分。目前，大量无人机被用于各种应用，从军事（反恐行动、目标定位）到民用（运输、监视）、工业监测、救灾（损害评估）和农业服务。这个未来概念的一部分仍然需要深入研究，那就是大量无人机的着陆。自主无人机着陆可能是控制它最具挑战性的部分，因为控制器必须生成轨迹，不仅要降低功耗，还要承受困难、不稳定的空气动力学，至少要检测着陆点 [2]。能够为大量无人机到某个着陆区生成着陆序列的控制器需求量很大，这引起了我们的兴趣，并引起了我们在这个方向进行研究。已经做了大量工作 [1]、[2]，但目前的设计仍然面临灵活性和可扩展性等挑战。文献中没有太多涉及大量无人机的灵活和可扩展着陆计划，尽管研究报告简要讨论了它以及其他设计挑战。[1] 中提出的模型由于复杂的数学计算需要较长的处理时间而存在可扩展性问题，因此在需要近实时使用的实际应用中受到限制。这部分计算可以用于机器学习进行训练、模拟、在工作环境中测试，最后在实际应用中实现。文献中已经报道了大量涉及无人机进行物体跟踪和其他应用的工作。鼓励读者参考 [2]-[4]。
格拉斯曼形状表示法在空气动力学中的应用：预印本
本文部分内容由美国国家可再生能源实验室撰写，该实验室由可持续能源联盟有限责任公司为美国能源部 (DOE) 运营，合同编号为 DE-AC36-08GO28308。本文部分内容由美国高级研究计划局能源部 (ARPA-E) 设计智能促进大幅节能减排和实现全新、极具影响力的先进技术增强 (DIFFERENTIATE) 计划提供资金。本文表达的观点不一定代表美国能源部或美国政府的观点。美国政府保留；且出版商在接受发表本文时，即承认美国政府保留非独占、已付费、不可撤销的全球许可，可以出于美国政府目的出版或复制本文的已出版形式，或允许他人这样做。
带有空气动力学的高级流体力学
流体特性和流量特性 - 静态和动态压力；流体流的类型 - 层流，过渡和湍流，粘性和无粘性；质量连续性，能量方程，动量（Euler和Navier-Stokes）方程及其应用；剪切边界流 - 边界层，管流；自由剪切流 - 喷气机，唤醒，混合层；外部和内部不可压缩和可压缩流；空气动力 - 升力，阻力 - 压力，皮肤摩擦，诱发拖动；空气动力学轴系统和力矩；连接和分离的流量，压力系数，攻击角度；地面汽车空气动力学：地面效应，人体通道，扩散剂，扰流板，其他典型的空气动力学案例，来自现实生活中的案例研究；推进系统 - 螺旋桨，涡轮喷气机，涡轮扇，公羊和板球杆；可再生能源的机器 - 风力涡轮机，波浪机和潮汐力；计算流体动力学（CFD）应用于内部和外部流，均用于不可压缩和可压缩流。
使用 NIST 和 TPU 空气动力学数据库对孤立低层建筑的屋顶压力统计数据进行严格评估
摘要：屋顶压力统计数据是 ASCE 风荷载设计条款的基础，通常通过边界层 (BL) 风洞测试获得。然而，人们已经认识到一个长期存在的问题——不同 BL 风洞报告的结果不一致。请注意，这些 BL 风洞测试往往遵循标准设置，使用既定的仪器和设备测量缩小的建筑模型上的流量和压力，并使用通用方法处理数据。导致报告的压力统计数据存在不可忽略的差异的主要因素是什么？考虑到风洞数据在作为 CFD 工具验证的参考案例方面的作用越来越大，必须严格评估现有的风洞压力数据，并深入了解风工程界的这一突出问题。这项工作将重点关注 NIST 和 TPU 气动数据库中存档的模拟 BL 流入的孤立低层建筑模型的选定案例的屋顶压力数据的时间序列。结果包括瞬时压力、平均和 RMS 表面压力的直方图，以及由 Gumbel 模型根据屋顶上的压力抽头位置和风向估计的峰值压力。我们希望找出风洞测试中导致结果差异的主要因素，并帮助解决这一问题。关键词：风洞测试、数据不一致、NIST 气动数据库、TPU 气动数据库 1.简介 风洞测试创建了一个受控的、理想的、模拟的边界层流动条件，并使用缩放的建筑模型来重现感兴趣的风结构相互作用。对于风荷载试验，主要测量量包括局部表面压力和/或总力和力矩，以及模型所受的流入特性（风速剖面、湍流水平和频谱）。边界层风洞试验极大地促进了风荷载设计。然而，风洞试验结果的不一致性一直是风工程界公认的长期问题。例如，对来自六个著名风洞实验室的风压数据的变异性进行了比较，得出结果的变异系数在 10% 到 40% 之间（Fritz 等人，2008 年）。风洞结果的差异可以归因于风荷载测量和估计的多个方面。风洞可能受到实现 ABL 风的全光谱的能力限制（由于物理尺寸和缺少粗糙度细节而切断大尺度和小尺度的湍流结构）、相对较低的 Re 数范围以及与特定设备相关的不确定性。就低层建筑模型而言，高度与边界层气动粗糙度（H/z 0 Jensen 数）的比率在实用上非常具有挑战性。建筑特征和表面纹理难以建模，这可能会极大地影响表面的关键流动分离、重新附着和涡流发展
2021 年 3 月 IEA Wind TCP 任务 29 详细空气动力学...
• 美国的研究成果由美国国家可再生能源实验室共同撰写，该实验室由可持续能源联盟有限责任公司运营，为美国能源部 (DOE) 服务，合同编号为 DE- AC36-08GO28308。资金由美国能源部能源效率和可再生能源办公室风能技术办公室提供。文章中表达的观点不一定代表美国能源部或美国政府的观点。美国政府保留，而出版商在接受文章发表时，承认美国政府保留非独占、已付清、不可撤销的全球许可，可以出于美国政府目的出版或复制本作品的已出版形式，或允许他人这样做。本研究的一部分是使用由美国能源部能源效率和可再生能源办公室赞助的位于国家可再生能源实验室的计算资源进行的。
所有车辆都可以受益于主动空气动力学
SUV多年来一直处于流行状态，这阻碍了简化样式而不是受益。哪些辅助系统可用于改善阻力系数？这也适用于面板/盒子型货车吗？我们想问：“为什么要妥协？”主动系统的主要好处是，如果您能够在车辆沿着道路上行驶时，车辆的样式（通常是能力）可以与空气动力学的效率分离。这正是我们对主动空气动力学系统的作用。就像您提到的那样，当汽车固定时，车辆仍然可以具有静止的提示，但在某些驾驶条件下转移到了更具空气的纳米式供应。所有车辆都可以从主动空气动力学中受益。
实验空气动力学的发展...
摘要 — 本研究描述了实验空气动力学研究中心 (CPAERO) 最近的活动，包括致力于发展用于解决基础和工业流动问题的实验和数值空气动力学和气动声学技术能力的所有努力。尽管巴西政府在过去十年中资源投入较少且机构政策出现分歧，但在过去的 05 年里，已经能够建造一个中型低速亚音速风洞，并购买、设计和建造各种用于实验室和露天研究的设备。主要活动是在航空、汽车和风能等替代能源领域开展的。但是，流体结构相互作用、无人机噪声以及风洞和风速传感器校准等领域的其他应用正在开发中。为了支持实验研究，特别关注计算空气动力学，通过使用开源代码来设计翼型、机翼和计算流体动力学 (CFD) 中更复杂的流体模拟。与当地和国家公司的接口正在不断增加，以及与其他大学和研究中心的研究合作伙伴。本文介绍了一些非常规飞机分析、商用车（如轿车和皮卡的空气动力学）、不同纵横比的圆柱体上的流动以及有限高度表面安装圆柱体的实验和数值数据的结果。提供了用于设计小型水平轴风力涡轮机 (HAWT) 仿生叶片的最新方法和新方法。还将气动声学数值数据与自由流和横流条件下亚音速喷气机的实验数据进行了比较，显示了 CPAERO 工具和能力的灵活性。
实验空气动力学的发展...
摘要 — 本研究描述了实验空气动力学研究中心 (CPAERO) 最近的活动，包括致力于发展用于解决基础和工业流动问题的实验和数值空气动力学和气动声学技术能力的所有努力。尽管巴西政府在过去十年中资源投入较少且机构政策出现分歧，但在过去的 5 年里，已经能够建造一个中型低速亚音速风洞，并购买、设计和建造各种用于实验室和露天研究的设备。主要活动是在航空、汽车和风能等替代能源领域开展的。但是，流体结构相互作用、无人机噪声以及风洞和风速传感器校准等领域的其他应用正在开发中。为了支持实验研究，特别关注计算空气动力学，通过使用开源代码来设计翼型、机翼和计算流体动力学 (CFD) 中更复杂的流体模拟。与本地和国家公司的接口正在不断增加，以及与其他大学和研究中心的研究合作伙伴。本文介绍了一些非常规飞机分析、商用车（如轿车和皮卡的空气动力学）、不同纵横比的圆柱体上的流动以及有限高度表面安装圆柱体的实验和数值数据的结果。提供了用于设计小型水平轴风力涡轮机 (HAWT) 仿生叶片的最新方法和新方法。还将气动声学数值数据与自由流和横流条件下亚音速喷气机的实验数据进行了比较，显示了 CPAERO 工具和能力的灵活性。