在这份技术报告中,我们广泛研究了众所周知的生成人工智能(AI)应用的产出的准确性,以响应描述流体力学社区熟悉的常见流体运动现象的提示。我们检查了一系列应用程序,包括Midjourney,Dall·E,跑道ML,Microsoft Designer,Gemini,Meta AI和Leonardo AI,由Google,OpenAI,Meta和Microsoft等著名公司介绍。我们的文本提示生成图像或视频,包括“vonKármán涡流街”,“经过机翼”,“ kelvin-helmholtz的不稳定”,“尖锐的超音速身体上的冲击波”等示例。我们将这些应用程序生成的图像与实验室实验和数值软件产生的图像进行比较。我们的发现表明,这些生成的AI模型没有得到充分训练的流体动力学成像,从而导致潜在的误导性输出。除了文本到图像/视频生成之外,我们还进一步探索了使用这些AI工具从图像/视频到文本生成的过渡,旨在研究其对流体运动现象的描述的准确性。本报告为学术机构中的教育工作者提供了警告,强调了这些工具误导学生的潜力。它还旨在告知这些著名公司的研究人员,鼓励他们解决这个问题。我们猜测,这种缺点的主要原因是从科学期刊中对版权保护的流体运动图像的有限访问权限。
摘要 � iii 致谢 � iv 目录 � 图表 � vi 表格表 � vii 1 � 介绍 � 1 1.1 � 概述 � 1 1.2 研究背景 � 2 1.3 研究目标 � 5 1.4 研究方法 � 6 2 � 文献综述 � 8 2.1 � 增升装置基础知识 � 8 2.2 常规后缘增升装置 � 10 2.3 后缘增升装置的机构类型 � 16 2.4 摆臂机构在增升装置中的应用 � 21 3 机构设计 � 26 3.1 机翼平面形状参数 � 26 3.2 襟翼翼型设计 � 26 3.3 摆臂襟翼机构原理 � 27 3.4 部件初始尺寸 � 32 3.5 改进程序和最终设计 � 36 3.6 襟翼载荷计算 � 44 3.7 机械应力分析 � 46 3.8 作动系统布置 � 47 3.9 讨论 � 51 3.10 � 机构设计总结 � 54 4 质量比较 � 55 4.1 传统襟翼机构的质量估算 � 55 4.2 摆臂机构的质量 � 56 4.3 比较结果 � 57 5 � 结论和未来工作 � 59 5.1 � 结论 � 59 5.2 未来工作 � 60 6 参考文献 � 62 7 参考书目 � 64 附录 A � 65 附录 B � 91 附录 C � 109 附录 K � 119
航空航天和机械工程课程 (AME) 2103 交互式工程设计图形。先决条件:工程 1112、数学 1823。产品设计和开发的可视化和建模技术。设计方法、图形标准、投影理论、徒手素描、空间几何、CAD 系统、几何建模和公差。解决开放式设计和可视化问题。实验室 (Sp) 2222 航空航天工程概论。先决条件:物理 2514。飞行和飞行器的性质、飞行器的初步设计以及航空航天工程中的当前问题。(F) 2533 动力学。先决条件:工程学 2113,数学 2433。直线和曲线运动的粒子和刚体动力学;能量和动量方法;机械振动简介。(Sp) 3112 固体力学实验室。先决条件:工程学 2113,数学 3113;共同要求:3143。位移测量;速度、加速度、力、扭矩、应变、应力、数据采集和处理;数据分析。实验室 (F) 3143 固体力学 I。先决条件:工程学 2113;共同要求:3112。应力和应变的概念;工程材料的机械行为;均匀应力状态的分析;扭转构件分析;梁的应力和挠度;失效模式和理论;设计标准。(F) 3253 空气动力学。先决条件:2222、2533、数学 3113。流体运动基础、薄翼型理论要素、有限翼理论要素;压缩性的影响、超音速翼型理论、粘性效应和阻力估计以及空气动力学的当前主题。(F) 3272 风洞实验室。共同要求:3253。亚音速和超音速风洞的操作和校准、功率和测量。模型飞机和气动形状的实验测试;确定飞行器部件的阻力。实验室 (F) 3333 飞行力学。先决条件:2222、3253。飞机性能和稳定性与控制介绍(开环)。(Sp) 3523 航空航天结构分析。先决条件:3143,数学 3113。(Sp) 3803 可压缩流体流动。先决条件:3253。一维气体动力学、管道中的亚音速和超音速流动,包括面积变化、摩擦、热量增加及其任何组合。应力和应变的高级概念;航空航天工程结构分析简介:复杂弯曲和扭转、薄壁和纵梁蒙皮截面中的剪切流;屈曲;有限元法简介;复合材料简介。正激波、斜激波、特征线法。(Sp) G4243 航空航天推进系统。先决条件:3803。推进系统、热力循环、燃烧和热化学分析、往复式发动机、燃气涡轮和喷气发动机、推进系统的最新发展。(F) 4273 航空航天飞行器设计 I。先决条件:3333。初步设计和配置选择、联邦和军事规范、性能和操控品质、结构和设计。两个学期设计课程的第一学期。(F) 4373 航空航天飞行器设计 II。先决条件:4273。初步设计和配置、选择、联邦和军事规范、性能和操控品质、结构和设计、系统设计、业务方面。实验室 (Sp) G4513 飞行控制。先决条件:3333。经典控制理论及其在飞机飞行控制系统设计中的应用。(F) G4593 空间科学与系统。先决条件:数学 4163、工程学 2113。天体力学、动力飞行和地球大气层、空间环境、飞行器性能、空间科学和系统的当前主题。(F,Sp)
从飞机设计到认证,需要大量空气动力学数据以确保最佳性能,符合监管标准并保持结构完整性。这些数据必须跨越整个飞行包络,包括压力和剪切应力分布,全局系数和衍生物。传统上来自飞行测试,风洞实验或数值模拟,这些数据通常具有不同的保真度,从手册方法到高分辨率模拟。近年来,由于人工智能和机器学习的进步,对这些数据有效使用的需求已经增长,从而可以开发快速运行的替代模型。与传统的高保真模拟或实验设置不同,这些设置可能是资源密集型的替代模型,该模型在这些数据集中训练,可以提供与数据库查询相当的快速预测。AIAA应用的空气动力学替代建模(AASM)组的成立是为了将集中在航空航天科学中的数据驱动和AI建模上,并将来自学术界,工业和政府机构的专家团结在一起。AASM组优先考虑对航空航天应用的替代建模的开发,准确性和适用性,包括设计优化,不确定性量化,系统工程和任务分析,这对数字工程生态系统至关重要。为了支持方法论的评估和比较,本文介绍了四个基准案例:一个集成式机翼性能系数的空气动力学数据库,6DOF生成的导弹案例,以及两个集中在表面压力分布的数据集。这些基准强调了相关的替代建模挑战,并将通过AIAA公开提供,为航空航天社区提供宝贵的资源。
本论文研究了使用相控麦克风阵列检测飞机和风力涡轮机上的气动声源。推导并总结了飞机机翼和风力涡轮机叶片的流动诱导声音的特性。详细描述了相控阵技术,并讨论了该方法的几个方面,例如如何考虑流动和移动源的影响,以及如何使用源功率积分法量化阵列结果。使用开放式和封闭式风洞中的机身噪声测量来评估积分方法的可靠性。结果表明,尽管由于相干性损失,开放式喷气机中的绝对声级可能太低,但两个测试部分的相对声级在 1 dB 以内都是准确的。因此,相控阵可以在封闭式风洞中进行定量气动声学测量。接下来,应用阵列技术来表征两台现代大型风力涡轮机上的噪声源。结果表明,几乎所有发射到地面的噪声都是由叶片向下运动时叶片的外部产生的。这种不对称的声源模式会导致叶片通过时产生典型的嗖嗖噪音,这可以通过尾缘噪音指向性和对流放大来解释。测试结果令人信服地表明,宽带尾缘噪音是两种涡轮机的主要声源。基于此信息,半经验预测符合
在这项工作中,我们对生成和非生成模型的有效性和效率进行了系统的比较,以构建新颖有效的设计探索和形状优化的设计空间。我们在机翼/水电设计的情况下应用了这些模型,并对所得的设计空间进行了比较。传统的生成对抗网络(GAN)和最先进的生成模型,即性能增强的多样化生成的对手网络(PADGAN),基于基于karhunen-love扩展的耦合的线性非生成模型并置与线性非生成模型并列。比较示例表明,具有适当的形状编码和物理增强的设计空间,非生成模型具有成本效益的高性能有效设计,并具有增强的设计空间覆盖范围。在这项工作中,这两种方法都应用于两个大型箔概况数据集,其中包括通过配置文件生成的参数模型或深度学习方法生成的现实世界和人工设计。这些数据集进一步丰富了其成员形状和物理信息参数的整体属性。我们的结果表明,非生成模型构建的设计空间在设计有效性方面优于生成模型,与生成模型相比,生成了强大的潜在空间,或者无无效的设计。我们还比较了生成的设计的性能和多样性,以提供有关所得空间质量的进一步见解。我们渴望这些发现将帮助工程设计社区在构建设计空间以进行形状优化时做出明智的决定,因为我们已经证明,在某些条件下,计算廉价的方法可以紧密匹配甚至超过表现最好的生成模型。
NASA的第4个新边界任务是Titan Dragonfly可重新定位的Lander。 这款同轴性四极管车将于2028年在泰坦的火箭上发射。 在重力辅助地球飞行和大约6年的运输速度之后,蜻蜓将在2034年左右进入泰坦大气层,目的是探索泰坦的益生元化学和可居住性。 自2016年以来,这种独特应用程序的多旋动设计一直在不断发展,例如泰坦(Titan)在95开尔文(-288 F)的低温气氛,重力为14%的地球大气密度为440%的标准海平面空气的440%,以及在所有这些条件下都无法在所有这些条件下测试整个系统。 本文重点介绍了蜻蜓着陆器的转子设计方面,并为多种飞行条件介绍了多运动设计优化的新颖框架。 该方法论利用机器学习方法,并在蜻蜓的背景下进行了证明。 首先提出了一种新的溢出机学习机翼性能(PALMO)数据库。 然后将Palmo包裹在贝叶斯优化框架内,并应用于四连杆系统(蜻蜓兰德勒的一侧)。 使用CAMRAD-II综合分析软件对优化的每次迭代生成培训数据,以评估多个相关飞行条件下连续的转子设计。 在CAMRAD-II中分析了大约900个转子设计,发现了4旋转系统的最佳设计,该设计需要对Palmo替代模型进行900万个查询。NASA的第4个新边界任务是Titan Dragonfly可重新定位的Lander。这款同轴性四极管车将于2028年在泰坦的火箭上发射。在重力辅助地球飞行和大约6年的运输速度之后,蜻蜓将在2034年左右进入泰坦大气层,目的是探索泰坦的益生元化学和可居住性。自2016年以来,这种独特应用程序的多旋动设计一直在不断发展,例如泰坦(Titan)在95开尔文(-288 F)的低温气氛,重力为14%的地球大气密度为440%的标准海平面空气的440%,以及在所有这些条件下都无法在所有这些条件下测试整个系统。本文重点介绍了蜻蜓着陆器的转子设计方面,并为多种飞行条件介绍了多运动设计优化的新颖框架。该方法论利用机器学习方法,并在蜻蜓的背景下进行了证明。首先提出了一种新的溢出机学习机翼性能(PALMO)数据库。然后将Palmo包裹在贝叶斯优化框架内,并应用于四连杆系统(蜻蜓兰德勒的一侧)。使用CAMRAD-II综合分析软件对优化的每次迭代生成培训数据,以评估多个相关飞行条件下连续的转子设计。在CAMRAD-II中分析了大约900个转子设计,发现了4旋转系统的最佳设计,该设计需要对Palmo替代模型进行900万个查询。此演示案例使用统一的流入,在114个CPU内核中评估了10,000,000个潜在的候选转子设计,并在27.8小时内使用规定的唤醒模型在27.8小时内评估了10,000个潜在的转子设计。因此,这项工作可以实现中心转子设计优化,而无需访问高性能计算。
c) 计算每个速度下通过四分之一弦点的俯仰力矩与攻角的关系,并将结果显示在表格中。5. a)。以 20、35 和 50 米/秒的空速运行风洞,并在攻角为 0°、4°、8°、12° 和 16° 时获取垂直安装的压力翼尾流中的尾流压力测量值。每次设置数据之前,务必检查机翼和皮托管的零速度压力测量值。您需要测量并校正零速度时压力传感器中的任何偏移。注意:在较小的攻角值(即最多约 8 度)下,可用的耙子可以充分覆盖整个尾流场。但是,在较高的攻角下,耙子可能无法完全覆盖尾流。为了正确测量这些极端值的尾流场,您需要将耙子移到机翼上方和下方。有关最高攻角尾流场测量设置的帮助,请咨询助教、教授或技术员)b) 绘制标准化尾流测量压力分布 q / q ∞ 与三种不同速度下每个攻角的尾流距离的关系。c) 通过对每个攻角和三个速度的尾流压力分布进行积分,用动量法计算翼型的阻力系数。绘制实验中使用的每个流速的阻力系数与攻角的关系,并将此结果与上面第 3 部分计算出的阻力进行比较。确保对两个不同阻力估计值中的任何差异或差异进行评论。6.确定雷诺数对升力、阻力和 1/4 弦俯仰力矩系数的影响。(绘制压力翼测量的升力和俯仰力矩系数,以及尾流测量的阻力系数与所有可用攻角的雷诺数的关系。)
执行摘要................................................................................................................................................ 4 1. 简介................................................................................................................................................... 9 2. 设计理念................................................................................................................................... 10 2.1 任务要求................................................................................................................................. 11 2.2 飞机配置权衡研究................................................................................................................. 11 2.2.1 串联设计评估.................................................................................................................... 12 2.2.2 倾转旋翼设计评估.................................................................................................................... 15 2.2.3 三旋翼设计评估.................................................................................................................... 17 2.3 权衡研究结论.................................................................................................................... 19 3. Wyver:设计亮点............................................................................................................................. 21 旋翼毂和动力叶片折叠.............................................................................................................
飞行器是一种用于或计划用于空中飞行的设备。飞行器的主要类别有飞机、旋翼机、滑翔机和轻于空气的飞行器。每一种飞行器都可以根据其主要区别特征进一步细分,例如飞艇和气球。两者都是轻于空气的飞行器,但具有不同的特征并且操作方式不同。本手册重点介绍飞机的机身;具体来说,包括机身、吊杆、发动机短舱、整流罩、整流罩、翼面和起落架。还包括这些结构附带的各种配件和控制装置。请注意,直升机的旋翼被视为机身的一部分,因为它们实际上是旋转机翼。相比之下,飞机发动机的螺旋桨和旋转翼不被视为机身的一部分。最常见的飞机是固定翼飞机。顾名思义,这种飞行器的机翼与机身相连,不会独立移动从而产生升力。一、两或三组机翼都已成功使用。直升机等旋翼飞机也很普遍。本手册讨论了固定翼和旋翼飞机的共同特点和维护方面。此外,在某些情况下,解释只关注其中一种或另一种的特定信息。滑翔机机身非常