空气动力学和气体动力噪声

 

合适的气动外形确保最优航程,效率,速度和可操纵性。目前降低噪音的主要工作几乎都放在起落架和襟翼上,降低噪音的措施也将大大的影响空气动力学特性。

 

Image created for 1st AIAA High Lift Prediction Workshop, June, 2010

Geometry and mesh provided by AIAA Applied Aerodynamics Technical Committee for benchmark. 

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气动噪声 气动噪声

噪声是飞行器的副产品,降低噪声是一个巨大的工程设计目标。外部的噪音能够影响到地面附近,而飞行器噪音会影响乘客工作。

飞行器的部件产生很大的噪音——起落架和襟翼——也是影响空气动力特性的部件。为了能满足政府对噪音等级的规范,制造厂家正在寻求办法来减小系统工作时的不稳定性。

ANSYS CFD 软件用于改进飞行器的气动特性;它也能应用于减小当舱门打开时的非稳态载荷。无伪振荡的中心差分格式通过引进迎风格式来提高数值算法的稳健性,所以它具高精度且没有伪振荡的优势。ANSYS CFD和ANSYS Mechanical软件的耦合能够直接计算外挂对不稳定载荷的反应。The Fowcs– Williams Hawkings方法能预测不在计算区域内的远场噪音。

飞行器部件试验是一件既费时又昂贵事情。ANSYS软件提供了一系列稳健的工具,让工程师能够准确的计算,从而使物理试验需要人力物力财力最小化。

空气动力学 空气动力学

空气动力学性能是设计各种类型飞行器的关键。对商用飞机而言,空气动力学性能决定了航程和效率,这是航空公司的考核标准。对军用飞机而言,在空气动力学方面关注的是速度和操纵性。例如,无人机设计用来完成各种苛刻条件下的极限任务。

在发展商用飞机巡航气动布局的过程中,采用CFD计算阻力历来是很困难的。ANSYS已经加入了由AIAA组织的行业基准,这个行业基准最开始就是源于AIAA的阻力预测专题讨论会。ANSYS的CFD软件提供了精确的结果,该结果用于指导结构装配(发动机的安装,机翼/翼身的装配)和运行状态(马赫数,雷诺数)。ANSYS CFD求解器求解速度快且求解稳健:基于压力的求解器在低速(亚音速)方面是无与伦比的,基于密度基的求解器能够精确捕捉跨音速和超音速激波。当制造厂家期望能改进结构、准确的计算阻力并获得起飞和着陆时的最大升力时,从层流到湍流转捩的预测模型就显得尤为重要。如果边界层是层流而不是湍流,在小攻角下将发生边界层过早分离的现象。假设是完全湍流的模拟通常对大攻角下的升力大小的预测都是非保守的。

ANSYS软件耦合CFD和FEA也能够预测气动弹性效应,这对于机翼高载荷的高升力系统的设计是至关重要的。

使用虚拟叶片模型(基于叶片元素理论)针对直升飞机和螺旋桨飞机进行的模拟更快更容易,它考虑到直升机旋翼下洗气流的时均效应。当一个区域在另一个区域中旋转时,使用滑动网格也可以完成精确的与时间相关的模拟。

更复杂的结构体的运动要求软件具有网格移动和变形能力,例如飞行器外挂投放数值模拟或微型飞行器机翼的颤振和扑翼计算,可以整体移动边界层网格获得更高的计算效率。