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格尼襟翼及其对机翼影响的研究 - SOAR
1. 介绍 ................................................................................................................ 1 1.1 背景 ...................................................................................................... 1 1.2 目标 .............................................................................................................. 2 2. 文献背景研究 .............................................................................................. 4 2.1 地面效应 ...................................................................................................... 4 2.2 Gurney 襟翼 ............................................................................................. 5 2.3 对比和比较 ............................................................................................. 8 3. 计算机程序 ...................................................................................................... 10 3.1 背景 ...................................................................................................... 10 3.2 XFoil ...................................................................................................... 11 3.3 JavaFoil ................................................................................................ 11 3.3.1 JavaFoil 背景 ............................................................................. 11 3.3.2 JavaFoil 和地面效应 ............................................................................. 12 3.3.3 JavaFoil 和 Gurney 襟翼的增加 ............................................................. 20 3.4 比较 XFoil 和 JavaFoil ...................................................................... 23 3.5 结合地面效应和 Gurney 襟翼 .............................................................. 24 4. 实验研究 ...................................................................................................... 26 4.1 概述 ...................................................................................................... 26 4.2 WSU 3×4 英尺风洞 ............................................................................. 26 4.3 二维测试 ............................................................................................. 27 4.4 模型 ...................................................................................................... 27 4.5 测试矩阵 ............................................................................................. 28 4.6 预期气动力 ............................................................................................. 29 4.7 预期不确定性或误差 ............................................................................. 31 4.7.1 施工误差 ............................................................................................. 32 4.7.2 风洞阻塞误差 ............................................................................. 32 4.7.3 安装误差................................................................................ 32
通过约束航空结构粒子群优化进行飞机螺旋桨设计
摘要：通过螺旋桨设计方法与粒子群优化 (PSO) 相结合，开发了一种降低螺旋桨驱动飞机能耗的航空结构算法。优化过程中考虑了多种螺旋桨参数，包括每个螺旋桨截面的翼型几何形状。螺旋桨性能预测工具采用收敛改进的叶片元素动量理论，该理论由从 XFOIL 和经过验证的 OpenFOAM 获得的翼型气动特性提供。根据实验 NACA 4 位数据估计失速角校正，并在出现收敛问题时使用。对气动数据进行校正以考虑压缩性、三维、粘性和雷诺数效应。根据实验数据拟合提出了旋转校正系数。采用基于欧拉-伯努利梁理论的结构模型，并根据有限元分析对其进行验证，同时讨论了离心力的影响。进行了一个案例研究，将弦长和螺距分布与涡流理论的最小损失分布进行了比较。使用印刷螺旋桨进行风洞试验，以得出整个程序的可行性以及 XFOIL 和 CFD 最佳螺旋桨之间的差异。最后，将最佳 CFD 螺旋桨与具有相同直径、螺距和运行条件的商用螺旋桨进行比较，显示出更高的推力和效率。
具有扩散概率模型的生成空气动力学设计
对空气动力学设计的几何形状的优化通常依赖大量昂贵的模拟来评估并迭代地改善几何形状。可以通过提供具有接近所需要求的起始几何形状来减少模拟的数量，通常在提升和阻力，空气动力学矩和表面积方面。我们表明，生成模型有可能通过在大量模拟数据集上概括几何形状来提供这种开始的几何形状。，我们利用了在Xfoil模拟上训练的扩散概率模型，以合成以给定的空气动力学特征和约束条件来调节的二维机翼几何形状。用Bernstein多项式将机翼参数化，以确保生成的设计的平滑度。我们表明，这些模型能够为相同的需求和约束生成各种候选设计，从而有效地探索了设计空间，以提供优化过程的多个起点。但是，候选设计的质量取决于数据集中模拟设计的分布。重要的是，该数据集中的几何形状必须满足在扩散模型条件中未使用的其他要求和约束，以确保生成的几何形状是物理的。
第 4 章 使用... 进行风力涡轮机实验测试
未来的风力涡轮机设计必须包括风洞测试，以产生用于设计的高质量实验数据。这些实验数据（包括翼型和整体系统性能）可用于验证和改进风力涡轮机叶片和系统的设计。目前，风力涡轮机的实验测试很少，大部分空气动力学设计都是使用 PROFIL 和 XFOIL 等计算工具完成的。计算流体动力学 (CFD) 预测正在改进，将成为风力涡轮机叶片设计的杰出工具；但是；这些代码不够稳健，无法预测低雷诺数下的性能。风力涡轮机的 CFD 代码几乎没有经过实验室验证，尤其是低雷诺数的 CFD 代码。通常，风力涡轮机都是按全尺寸设计和制造的。因为风洞测试通常是在现场测试，以与设计预测进行比较。然而，现场测试也可能是一个非常昂贵的过程。本章将重点介绍对风力涡轮机叶片进行实验测试的必要性，以确定在典型雷诺数下运行的翼型升力和阻力数据，以及对风力涡轮机系统（叶片和发电机）进行测试以确定整体风力涡轮机性能。这种类型的测试应该在建造全尺寸机器之前完成，因为通过风洞测试可以达到更好的设计。叶片元素动量理论 (BEMT) 通常用于小型风力涡轮机的设计，这种设计方法在很大程度上取决于精确的翼型数据的使用。因此，对于小型风力涡轮机，在适当的雷诺数下获取的高质量实验翼型数据对于准确设计和预测发电量是必不可少的。所呈现的数据适用于风洞
微型飞行器薄/弧形/反射翼型的开发，雷诺数为 60,000 至 150,000
图片列表 图 1.1：层流分离泡（Gad-El-Hak 提供）....................................................... 4 图 1.2：层流分离泡压力分布（Gad-El-Hak 提供）....................................... 7 图 1.3：表面油流 – 示例（Lyon 提供）................................................................. 9 图 1.4：表面粗糙度的影响（Gad-El Hak 提供）....................................................... 13 图 1.5：翻折翼型和未翻折翼型的阻力比较（Lyon 提供）.................................... 14 图 2.1：改进的 S5010 顶部 MCL（Shkarayev 提供）......................................................... 21 图 2.2：n 阶多项式 MCL 的示例............................................................................. 22 图 2.3：翼型形状参数的描述............................................................................. 23 图 2.4：n 阶 MCL 比较...................................................................................................... 24 图 2.5：带定义多边形和控制点的贝塞尔曲线............................................................... 26 图 2.6：带定义多边形和控制点的贝塞尔 MCL ............................................................ 28 图 2.7：贝塞尔 MCL 比较......................................................................................................... 28 图 2.8：贝塞尔翼型前缘形状细节......................................................................................... 30 图 2.9：贝塞尔翼型后缘形状细节.........................................................................................