航空器气动弹性力学的数值模拟

Ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｌ　

爪极电机气动噪声数值模拟及优化水　

Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　

Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ　Ｎｏｉｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｌａｗ　Ｐｏｌｅ　Ａｌｔｅｒｎａｔｏｒ　

左曙光　李悦姣　吴旭东　韦开君　

（同济大学汽车学院新能源汽车工程中心，上海　２０１８０４）　

摘　要：提出一种爪极电机气动噪声的计算及分析方法，与试验进行对比，验证该数值模拟计算的准确性　及可行性；运用该方法探究爪极倒角对电机整体气动噪声的影响，并进行噪声优化。运用Ｆｌｕｅｎｔ计算爪极电　

机的流场分布以及声源信息；运用Ｖｉｒｔｕａｌ—ｌａｂ采用边界元法计算声场大小。分别计算爪极有无倒角两种模型　的声场，发现在主要阶次上有倒角的模型噪声均有所下降，倒角结构使得电机进气口处的噪声源得到削弱，相　

比无倒角的模型降低了１０－２０　ｄＢ（Ａ），进而使远场噪声下降３　ｄＢ（Ａ），对爪极电机的气动噪声起到一定的优　

化降噪作用。　

关键词：爪极交流发电机气动噪声　数值仿真　优化降噪　

ＤｏＩ：１０．１６４１３／　．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ．１００７—０８０ｘ．２０１６．１１．００２　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｎｏｉｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｌａｗ　ｐｏｌｅ　ａｌｔｅｒｎａｔｏｒ　ｉＳ　ｅｓｔａｂ．　

１ｉｓｈｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｎｄ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｉｆ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ　ｂｙ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｏｆ　ｎｕｍｅｒ—　

ｉｅａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｌａｗ　ｐｏｌｅ　ｃｈａｍｆｅｒｉｎｇ　ｏｎ　ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｎｏｉｓｅ　ｏｆ　ｍｏｔｏｒ　

直升机空气动力学特性的数值模拟研究

直升机作为一种特殊的航空器，拥有独特的空气动力学特性。在进行设计和制造时需要对其空气动力学特性进行深入研究。而数值模拟技术作为一种研究手段，可以帮助我们更加深入地了解直升机的空气动力学特性。

一、 直升机的基本结构和空气动力学原理

直升机的基本结构主要由机身、主旋翼、尾旋翼和起落架组成。主旋翼在其旋转时会产生上升力和推进力，而尾旋翼则主要用于控制直升机的方向。直升机的上升和移动都依靠主旋翼的旋转产生的升力和推力，其与空气流动的关系是直升机空气动力学研究的核心。

二、 数值模拟技术在直升机空气动力学研究中的应用

数值模拟技术是一种通过计算机数值模拟方法进行研究的技术。在直升机空气动力学研究中，数值模拟技术可用于模拟流场，并进一步研究流场的变化及对直升机的影响，进而提高直升机的设计和性能。

在直升机的数值模拟研究中，首先需要进行模型的建立。建立的模型需要包括直升机空气动力学特性所需的各种参数和分析方法。在建立模型的过程中，需要考虑直升机的结构特征、工作原理、受力等因素，以此更加准确地预测直升机的空气动力学特性。 通过数值模拟技术，直升机模型在计算过程中可进行流场分析和模拟，预测机翼气动力、升力、阻力、横向力和转矩等各种参数的变化和特性。这样可以为直升机设计提供更加准确的数据，优化设计和改进工艺。同时，通过各种模拟计算手段，也可以对直升机的空气动力学特性进行深入研究，提高直升机的性能和安全性。

在研究中，需要注意对模拟计算结果的正确性和实际性进行验证，以避免由于模型参数或计算方法误差产生的计算误差。因此，需要对模拟计算结果进行实地测试和验证。

三、 数值模拟技术的发展和未来应用

随着计算机技术不断发展和数值模拟技术的不断进步，直升机空气动力学研究对于数值模拟技术的应用也将越来越深入。

未来，在直升机空气动力学研究中，数值模拟技术有望运用于整个研发过程中。通过建立全面的数值模拟平台，包括基于流场计算的空气动力学模拟、结构分析、热分析等，可以完整地模拟整个流程，从而为直升机的研发与制造提供更加高效和高质量的支持。

基于CFD气动力辨识模型的气动弹性数值计算

聂雪媛;刘中玉;杨国伟

【摘 要】Unsteady aerodynamic reduced order model (ROM)based on

computational fluid dynamics (CFD)can either improve computational

efficiency or hold the same computational accuracy as CFD.However,the

modeling of ROMs based on the identification technology is limited by the

loading form and/or frequency spectrum of excitation signals.To overcome

the shortcoming and improve the identification efficiency,the random

white noise signal was taken as an excitation to model unsteady

aerodynamic forces with one-mode-at-a-time loading form.A multiple-input multiple-output (MIMO)model was obtained by the linear

superposition of identified single-input multiple-output

(SIMO)autoregressive moving average (ARMA)models.With excitation

signals of different frequencies and shape on the identified model,the

空气动力学的数值模拟研究

一、概述

空气动力学（aerodynamics）是研究流体（包括空气、水和其他流体）在物体周围流动的力学学科。在空气动力学中，数值模拟是一种重要的技术方法，它可以通过数学模型和数值计算方法模拟空气动力学中涉及的各种物理现象。本文将介绍空气动力学中数值模拟的研究现状，并对其应用进行探讨。

二、空气动力学中的数值模拟方法

目前，空气动力学中常用的数值模拟方法有：欧拉方法、拉格朗日方法、欧拉－拉格朗日方法、Navier-Stokes方程组数值解求法等。这些方法都具有其各自的优缺点，需要根据不同的情况选择合适的方法进行模拟。

（一）欧拉方法

欧拉方法又称为欧拉-法赫维尔方法（Euler-Favre方法），是通过给定流体状态来计算流体流动的方法，是空气动力学数值模拟中最早应用的方法之一。它的优点是计算速度快、计算精度相对较高。但是，它忽略了流场中的湍流效应和非线性效应，适用范围有限。

（二）拉格朗日方法 拉格朗日方法又称为质点法，是基于求解质点运动方程的方法，即假设质点代表流体，通过解质点的运动方程来计算流体流动。与欧拉方法相比，拉格朗日方法可以更好地反映湍流效应和非线性效应，适用范围更广。但是，其计算速度较慢，计算过程中需要对质点的运动轨迹进行插值和积分等复杂的计算。

（三）欧拉－拉格朗日方法

欧拉－拉格朗日方法是将欧拉方法和拉格朗日方法结合起来，既考虑流体的连续性和运动方程，又考虑运动粒子的动力学表现。在流体流动模拟中，此方法提高了计算精度和稳定性，是目前广泛应用的数值模拟方法之一。

（四）Navier-Stokes方程组数值解求法

Navier-Stokes方程组是描述流体运动的基本方程，可以用于描述流场中粘性流体的运动。Navier-Stokes方程组数值解求法是通过将Navier-Stokes方程组转化为离散形式，应用数值计算方法求解流体在不同位置和不同时间的各个物理量。该方法适用于涉及流体粘性、湍流等复杂流动现象的模拟，在模拟飞行器、汽车等工程中有着广泛的应用。