本教材根據作者開設的設計空氣動力學課程大綱編寫，分為空氣動力學設計基礎和空氣動力學設計案例兩大部分，重點介紹了空氣動力學設計的三大基礎知識——參數化建模方法、流動機理分析和現代優(yōu)化設計理論與方法，以及現代飛機和航空發(fā)動機的設計案例。
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目錄
序
前言
第1章 緒論1
1.1 空氣動力學設計的發(fā)展1
1.1.1 數值模擬1
1.1.2 氣動設計的新要求2
1.2 空氣動力學設計的基本內容3
1.2.1 設計對象：幾何模型3
1.2.2 空氣動力學設計的基本要素：設計目標5
1.2.3 空氣動力學設計的基本要素：設計約束7
1.2.4 設計方法7
1.3 飛機空氣動力學設計8
1.3.1 氣動設計在飛機設計中的地位8
1.3.2 飛機氣動設計的任務9
1.4 航空發(fā)動機空氣動力學設計10
1.4.1 航空發(fā)動機氣動設計在飛機設計中的地位11
1.4.2 航空發(fā)動機氣動設計的要求11
1.5 本章習題11
第2章 空氣動力學設計基礎Ⅰ：幾何建模13
2.1 二維參數化建模方法13
2.1.1 NURBS曲線13
2.1.2 Hicks-Henne方法15
2.1.3 PARSEC方法16
2.1.4 CST方法17
2.1.5 基于奇異值分解的本征正交分解(SVD-POD)法18
2.1.6 二維參數化建模方法小結20
2.2 三維參數化建模方法20
2.2.1 參數化曲線放樣方法20
2.2.2 NURBS曲面22
2.2.3 三維CST方法24
2.2.4 自由曲面變形方法25
2.2.5 三維參數化建模方法小結26
2.3 參數化建模方法最新進展26
2.3.1 CST參數化方法的改進27
2.3.2 FFD參數化方法的改進29
2.3.3 納入氣動參數的參數化方法(PAERO方法)31
2.4 本章習題32
第3章 空氣動力學設計基礎Ⅱ：流動分析與優(yōu)化目標33
3.1 網格生成技術33
3.1.1 結構化網格生成方法34
3.1.2 非結構化網格生成方法36
3.1.3 特殊網格38
3.1.4 網格變形40
3.2 數值模擬方法44
3.2.1 控制方程45
3.2.2 離散格式46
3.2.3 湍流模型52
3.3 復雜流動機理分析59
3.3.1 分離流59
3.3.2 旋渦流動63
3.3.3 轉捩與湍流65
3.3.4 激波邊界層干擾69
3.4 試驗驗證73
3.4.1 總體性能驗證方法73
3.4.2 典型流動現象驗證74
3.5 本章習題76
第4章 空氣動力學設計基礎Ⅲ：設計理論、方法與策略79
4.1 優(yōu)化設計理論基礎79
4.1.1 設計要素79
4.1.2 優(yōu)化設計問題的分類81
4.1.3 最值和極值的概念83
4.1.4 收斂的概念84
4.2 正設計方法86
4.2.1 優(yōu)化算法86
4.2.2 代理模型105
4.3 反設計方法126
4.3.1 引言126
4.3.2 反設計方法簡介126
4.3.3 基于性能指標和流場分布的反設計方法128
4.4 先進的人工智能方法131
4.4.1 基于人工智能的尋優(yōu)方法131
4.4.2 基于人工智能的代理模型141
4.5 設計策略147
4.5.1 兩輪優(yōu)化設計策略147
4.5.2 多點優(yōu)化策略148
4.5.3 魯棒設計策略150
4.5.4 納什均衡與多目標氣動優(yōu)化152
4.6 優(yōu)化設計的實現過程案例[282]162
4.7 本章習題165
第5章 現代飛機氣動設計案例168
5.1 總體氣動布局168
5.1.1 總體氣動布局的意義168
5.1.2 典型布局形式的分類和特點169
5.2 翼型172
5.2.1 翼型的參數及分類173
5.2.2 翼型氣動特性與各參數間的聯系176
5.2.3 翼型氣動特性與飛機性能的聯系179
5.2.4 翼型設計案例179
5.3 超臨界機翼183
5.3.1 超臨界翼型183
5.3.2 超臨界機翼的三維構型和主要參數187
5.3.3 超臨界機翼設計準則193
5.3.4 超臨界機翼設計案例194
5.3.5 先進機翼減阻方法198
5.4 機翼-吊掛-短艙一體化設計203
5.4.1 概述203
5.4.2 發(fā)動機短艙-機翼相對位置204
5.5 翼身融合體207
5.5.1 翼身融合體的概念207
5.5.2 翼身融合體的研究與應用208
5.5.3 翼身融合體的特點211
5.5.4 翼身融合構型集成設計實例213
5.6 分布式推進飛行器215
5.6.1 分布式推進飛行器的基本概念和原理215
5.6.2 分布式推進飛行器的多學科優(yōu)化216
5.6.3 未來分布式推進飛行器的發(fā)展方向和挑戰(zhàn)217
5.7 乘波體設計217
5.7.1 乘波體基本概念218
5.7.2 常見的幾種設計方法219
5.8 本章習題222
第6章 航空發(fā)動機設計案例223
6.1 短艙223
6.2 風扇226
6.3 壓氣機233
6.3.1 流道設計234
6.3.2 葉片設計235
6.4 短艙-風扇跨部件內外流一體化氣動分析238
6.5 本章習題243
參考文獻244
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