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跨介质飞行器水气两相流气动数值模拟分析
摘要：跨介质飞行器是一种既能在水中潜航，又能在空中飞行的新型概念飞行器。本文基于多旋翼无人机入出水结构模型，设计了一种新型水空多介质跨介质飞行器。基于设计的跨介质飞行器结构模型，利用OpenFOAM开源数值平台进行单介质气动特性分析和多介质跨介质流动分析。采用滑移网格计算单介质空气旋翼和水下螺旋桨的旋转流动特性。为防止网格运动变形引起的数值发散，采用重叠网格法和多相流技术对跨介质飞行器入出水进行数值模拟。通过以上分析，验证了跨介质车辆在不同介质中的流场特性，并得到了跨介质过程中不同入水角度下车体载荷及姿态的变化情况。
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。
CR4 系列气动阀，2 通，顶部安装，FNPT
我们扩展了 1/4 英寸 CR4 系列阀门产品组合，包括气动执行器顶部安装设计，该设计提供先导空气 FNPT 连接以及反向移植选项，可在系统设计和布局中提供更大的灵活性。1/4 英寸 CR4 系列阀门比大多数同类阀门更小，非常适合处理湿蚀刻和清洁工艺化学品。这些耐用的阀门可以在 276 kPa (40 psig) 下承受高达 160°C (320°F) 的温度。
高空、长航时、太阳能电动飞机的载荷和气动弹性分析结果
高空平台 (HAP) 是一种重量极轻、高空长航时飞机 (HALE)，设计用于在 FL450 和 FL800 之间的高度上保持空中飞行并保持位置数天。携带光学测量设备，科学家可以长时间连续观测地球。与卫星相比，这是一个优势，卫星通常每隔几天才经过同一地点，而且飞行高度要高得多，例如，导致光学分辨率较低。启动和降落的能力允许重新配置和重新定位飞机以执行新的和不同的任务。此外，与卫星相比，飞机的购买和运营成本预计要低得多，包括基础设施（机场与航天港）。图 1 显示了 DLR 目前正在开发的 HAP 配置。我们的想法是制造一种飞行器，它飞行速度非常慢（V EAS = 9 .0 ...11 .0 米/秒），但在推进和空气动力学性能方面非常高效，并且由太阳能供电。这就要求设计能够提供较大的区域来安装太阳能电池板，同时重量要非常轻。在夜间，高度会降低并使用电池，然后在白天飞机重新获得高度时对电池进行充电。目前正在业界开发的类似配置包括空客 Zephyr [ 1 , 2 ]（原由 QinetiQ 开发）或 BAE Systems 的 Phasa-35 [ 3 ]。其他有或没有尾翼的类似飞机包括 Solar Impulse [ 4 ] 或 NASA Helios 原型机 [ 5 ]。前两个示例计划用于商业用途，而后者具有更多的科学背景。本文是系列出版物中的第二篇。在第一篇出版物 [ 6 ] 中，作者重点关注：
高载荷和气动弹性分析结果...
高空平台 (HAP) 是一种重量极轻、高空长航时飞机 (HALE)，设计用于在 FL450 和 FL800 之间的高度上保持空中飞行并保持位置数天。携带光学测量设备，科学家可以长时间连续观测地球。与卫星相比，这是一个优势，卫星通常每隔几天才经过同一地点，而且飞行高度要高得多，例如，导致光学分辨率较低。启动和降落的能力允许重新配置和重新定位飞机以执行新的和不同的任务。此外，与卫星相比，飞机的购买和运营成本预计要低得多，包括基础设施（机场与航天港）。图 1 显示了 DLR 目前正在开发的 HAP 配置。我们的想法是制造一种飞行器，它飞行速度非常慢（V EAS = 9 .0 ...11 .0 米/秒），但在推进和空气动力学性能方面非常高效，并且由太阳能供电。这就要求设计能够提供较大的区域来安装太阳能电池板，同时重量要非常轻。在夜间，高度会降低并使用电池，然后在白天飞机重新获得高度时对电池进行充电。目前正在业界开发的类似配置包括空客 Zephyr [ 1 , 2 ]（原由 QinetiQ 开发）或 BAE Systems 的 Phasa-35 [ 3 ]。其他有或没有尾翼的类似飞机包括 Solar Impulse [ 4 ] 或 NASA Helios 原型机 [ 5 ]。前两个示例计划用于商业用途，而后者具有更多的科学背景。本文是系列出版物中的第二篇。在第一篇出版物 [ 6 ] 中，作者重点关注：
湍流边界层的气动光学畸变
四个直接数值模拟 (DNS) 数据集涵盖了 8 至 14 的有效自由流马赫数，用于研究高超音速边界层中湍流引起的气动光学畸变行为。数据集包括两个来自平板边界层（马赫数 8 和 14）的模拟数据集和两个来自尖锥流（马赫数 8 和 14）的模拟数据集。来自每个 DNS 的瞬时三维密度场被转换为折射率并进行积分以产生由湍流引起的光程差 (OPD) 分布。然后将这些值与文献中的实验数据和现有的 OPD 均方根模型进行比较。虽然该模型最初是为马赫数 ≤ 5 的流动开发的，但它为我们比较高超音速数据提供了基础。
气动弹性建模研究风致响应
1 美国佛罗里达州迈阿密佛罗里达国际大学土木与环境工程系。2 美国佛罗里达州迈阿密佛罗里达国际大学国际飓风研究中心极端事件研究所。3 黎巴嫩贝鲁特黎巴嫩美国大学土木工程系。