氣動設(shè)計
關(guān)注創(chuàng)建者：郭靜亮 創(chuàng)建時間：2015-10-29
氣動設(shè)計的視頻教程
Fluent旋轉(zhuǎn)機(jī)械氣動與噪聲設(shè)計應(yīng)用——氣動噪聲分析設(shè)計流程
Fluent旋轉(zhuǎn)機(jī)械氣動與噪聲設(shè)計應(yīng)用——氣動噪聲分析設(shè)計流程 適用人群：學(xué)習(xí)型仿真工程師；理工科學(xué)生；旋轉(zhuǎn)機(jī)械噪聲從業(yè)人員 Fluent旋轉(zhuǎn)機(jī)械氣動與噪聲設(shè)計應(yīng)用——氣動噪聲分析設(shè)計流程（免費）【已結(jié)束】 直播時間：2023-06-20 19:30 本講座從風(fēng)扇氣動噪聲的產(chǎn)生機(jī)理入手,對風(fēng)扇的氣動噪聲進(jìn)行仿真預(yù)測方法的研究。
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Cadence Fidelity一站式葉輪機(jī)械設(shè)計與優(yōu)化方案
本次直播將介紹Fidelity氣動設(shè)計與優(yōu)化的一站式無縫鏈?zhǔn)浇鉀Q方案，包括：葉片初始設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、3D建模與逆向、CFD前處理與計算、多目標(biāo)優(yōu)化等。 直播內(nèi)容： 葉輪機(jī)械的設(shè)計和優(yōu)化對于提高機(jī)械效率、降低能耗、延長機(jī)械壽命具有重要意義。
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前沿技術(shù)！大數(shù)據(jù)分析及人工智能在優(yōu)化軟件中的應(yīng)用
大數(shù)據(jù)分析及人工智能在優(yōu)化軟件中的應(yīng)用 【已結(jié)束】 直播時間：2020-01-14 19:30 大數(shù)據(jù)分析和人工智能是當(dāng)下非常熱門的概念，本次直播將介紹優(yōu)化軟件modeFRONTIER在相應(yīng)領(lǐng)域中的一些可用工具及其使用方法，包括聚類算法、分類算法、多元相關(guān)分析、維數(shù)約簡以及機(jī)器學(xué)習(xí)算法庫等，并介紹一些相關(guān)的實際工程CAE應(yīng)用案例，包括大數(shù)據(jù)分析及機(jī)器學(xué)習(xí)在車輛氣動設(shè)計
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氣動設(shè)計的實例教程
設(shè)計手段—試驗與CFD仿真
4.1. 試驗與CFD缺一不可
無論是高機(jī)動的飛機(jī)還是可復(fù)用的火箭，氣動設(shè)計上，試驗數(shù)據(jù)仍是目前確定飛行器的基礎(chǔ)和依據(jù)。試驗包括地面試驗和飛行試驗。飛行試驗包括地面火箭助推驗證及空中載機(jī)拋射，是除了真機(jī)試飛外最有效獲取氣動特性的手段，但高昂的價格使得其無法成為氣動設(shè)計中的常用手段。
地面的高低速風(fēng)洞試驗是氣動力設(shè)計中的主要內(nèi)容之一：初步設(shè)計階段有選型試驗，詳細(xì)設(shè)計階段有定型試驗。試驗內(nèi)容包括測力、測壓、顫振、動導(dǎo)、旋轉(zhuǎn)天平、立式風(fēng)洞試驗等。
圖23 典型非常規(guī)風(fēng)洞測力試驗
在CAE中，CFD是核心。CFD可評估巡航和機(jī)動飛行條件下的飛行器性能，計算定常和非定常的載荷以進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，提供導(dǎo)數(shù)進(jìn)行飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計，以及提供氣動數(shù)據(jù)對設(shè)計變量的敏感度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。現(xiàn)代復(fù)雜氣動布局飛行器的研制過程已然證明，有效使用CFD方法可以大量節(jié)省設(shè)計經(jīng)費、縮短研制周期。但復(fù)雜外形跨速域飛行器的氣動設(shè)計不僅對CFD提出了巨大挑戰(zhàn)，也使CFD愈顯其在設(shè)計中的重要地位和巨大作用。
圖24 波音與NASA聯(lián)合提出的CFD發(fā)展路線
4.2. 試驗的不可或缺性：CFD模擬能力尚有不足
CFD工程師及飛行器設(shè)計師眼中，對待風(fēng)洞試驗及CFD的態(tài)度是不一樣的。很多數(shù)據(jù)顯示，在新型復(fù)雜構(gòu)型飛行器的氣動設(shè)計中，CFD占比越來越大，作為一個CFD工程師，毫無疑問會相信，未來風(fēng)洞試驗在飛行器氣動設(shè)計過程中會逐漸萎縮，最終演變?yōu)橐粋€氣動特性的驗證手段。但是氣動布局設(shè)計師，也會認(rèn)同這樣的觀點嗎？通過圖12，我們可以看出，在CFD技術(shù)工程上已然十分成熟的今天，型號上的風(fēng)洞試驗絲毫未見減少，但為什么會有風(fēng)洞試驗可能被取代的“錯覺”？
展開 廖孟豪等[3]對美國軍方和軍工部門提出的4個高超聲速作戰(zhàn)飛機(jī)概念方案進(jìn)行了梳理，對比分析了各個概念方案的氣動布局特點，分析認(rèn)為，美國高超聲速作戰(zhàn)飛機(jī)氣動布局向提升低速特性、降低內(nèi)外流耦合程度、增加機(jī)身容量等方向演變。左林玄等[4]詳細(xì)總結(jié)了高超聲速飛行器的氣動布局分類，并指出未來高超聲速飛行器的布局將向翼身融合布局和乘波體布局兩個方向發(fā)展。李憲開等[5]結(jié)合高超聲速飛機(jī)的需求，分析了高超聲速飛機(jī)氣動布局設(shè)計存在的問題、難點和關(guān)鍵技術(shù)。
氣動布局技術(shù)是水平起降高超聲速飛機(jī)研制的核心技術(shù)之一。崔凱等[6-7]采用前體/發(fā)動機(jī)一體化設(shè)計思想，給出了一種雙旁側(cè)進(jìn)氣翼身融合體概念設(shè)計方案。國內(nèi)對高超聲速飛行器的相關(guān)研究日趨活躍，但對高超聲速飛機(jī)尤其是氣動布局方面的研究還不多，而且缺乏具體的應(yīng)用背景和需求指標(biāo)牽引。劉濟(jì)民等對高超聲速ISR平臺的軍事需求進(jìn)行了分析，并對其在未來海戰(zhàn)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究[8]。根據(jù)軍事需求分析得到的能力需求，目前的技術(shù)發(fā)展水平和對未來作戰(zhàn)使用的基本構(gòu)想，對高超聲速ISR 平臺做以下技術(shù)想定，見表1。
表1 高超聲速ISR平臺主要技術(shù)指標(biāo)
Table 1 Main technology index of hypersonic ISR vehicle
本文以上述高超聲速ISR 平臺目標(biāo)圖像為需求牽引，擬采用類乘波體氣動布局，對高超聲速ISR平臺的氣動外形進(jìn)行初步設(shè)計與性能分析，并進(jìn)一步驗證氣動外形概念方案滿足設(shè)計需求的程度，找到軍事需求與技術(shù)滿足度之間的差距，為高超聲速飛機(jī)氣動布局技術(shù)研究指明努力的方向。
1 氣動外形設(shè)計方法
氣動外形設(shè)計包括乘波前體氣動外形優(yōu)化設(shè)計、機(jī)翼設(shè)計。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行高超聲速ISR 平臺氣動外形一體化設(shè)計，包括乘波前體與機(jī)身的集成、機(jī)翼與機(jī)身的集成，以及后體與機(jī)身的集成三部分。
展開 尤其Kriging方法在設(shè)計變量維數(shù)大于118后預(yù)測精度急劇變差；而KPCA-Kriging方法此時預(yù)測精度仍然保持在一個可接受的范圍內(nèi)，并且預(yù)測誤差明顯小于Kriging方法和PCA-Kriging的預(yù)測誤差。
圖2 CRM機(jī)翼在不同設(shè)計變量數(shù)時的FFD框圖示
圖3 KPCA-Kriging與Kriging模型驗證誤差隨設(shè)計維數(shù)變化曲線
圖4 KPCA-Kriging 模型驗證誤差隨選擇的有效維數(shù)變化曲線（118維設(shè)計變量）
2）建立了基于SN-DRSM的高效全局氣動優(yōu)化設(shè)計方法，并在復(fù)雜跨聲速氣動外形優(yōu)化設(shè)計中得到應(yīng)用和驗證。
針對AIAA氣動優(yōu)化討論組發(fā)布的NACA0012無黏優(yōu)化算例，采用基于自適應(yīng)空間擴(kuò)展(ADE)的代理優(yōu)化框架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。ADE能自動選擇拓展后緣邊界的樣本，減少迭代優(yōu)化的次數(shù)，從而顯著提高優(yōu)化效率。優(yōu)化結(jié)果分別記為ADE-Kriging和ADE-KPCA-Kriging。結(jié)果顯示，基于ADE的兩種優(yōu)化方法阻力保持了持續(xù)的下降，直到150步以后接近收斂，而基于固定設(shè)計空間的方法在50次迭代后就已經(jīng)收斂，阻力值不再下降。并且基于自適應(yīng)設(shè)計空間擴(kuò)展的代理優(yōu)化方法獲得了更低的阻力值，其中基于
KPCA-Kriging模型的優(yōu)化方法獲得了最低的阻力系數(shù)42 counts
，小于基于ADE-Kriging和Kriging優(yōu)化方法的收斂得到的阻力值。并且
優(yōu)化翼型前緣壓縮和后緣恢復(fù)，后緣激波變?nèi)酰瑝毫Ψ植几吔皩ΨQ”
。如圖5至圖9所示。
展開 近日，中國最先進(jìn)氣動設(shè)計的民航客機(jī)，進(jìn)行風(fēng)洞測試！
這一最新客機(jī)的縮比模型，展示出世界頂尖的該類別民航機(jī)氣動整體布局，讓人眼前一亮！
上圖就是中國航空工業(yè)氣動院設(shè)計的“靈雀B”大邊條翼身融合民航客機(jī)驗證機(jī)縮比模型。
它剛剛實施了首次風(fēng)洞自由飛試驗，在我國先進(jìn)大尺寸風(fēng)洞中完成六自由度飛行試驗。試驗中該先進(jìn)民航客機(jī)縮比模型的操縱性、穩(wěn)定性、飛行品質(zhì)得到了考驗。
大邊條、翼身融合，是現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)上極為出色的一種氣動整體布局，目前還沒有民航客機(jī)使用這一設(shè)計，假如中國能率先打造相關(guān)客機(jī)，將引領(lǐng)該領(lǐng)域世界潮流。邊條是機(jī)身機(jī)翼之間的延展過度結(jié)構(gòu)，它最大的優(yōu)點是可以產(chǎn)生有利的脫體渦，改善提高飛機(jī)氣動性能。
在歷史上，后掠翼或三角翼有著較好的高速性能，但低速性能很差，升阻比不理想。而在大迎角飛行時，常規(guī)布局的飛機(jī)容易失速，這扼制了機(jī)動性的改善。此外傳統(tǒng)布局橫側(cè)穩(wěn)定性不盡理想。
為克服后掠翼等傳統(tǒng)布局上述缺點，出現(xiàn)了大邊條翼設(shè)計，它能夠產(chǎn)生有利的脫體渦流，使得低速下、大迎角下仍有足夠升力。橫測穩(wěn)定性也有所改善。
此外，大邊條令飛機(jī)在相對高速飛行時，激波強(qiáng)度獲得降低，提高了機(jī)翼氣動效率，包括配平阻力減少大約20%。這對于進(jìn)一步提高已經(jīng)接近音速的現(xiàn)代民航客機(jī)的速度，有明顯益處。
大邊條往往與翼身融合布局同時出現(xiàn)，即機(jī)翼和機(jī)身結(jié)構(gòu)采用漸進(jìn)過渡，而不是傳統(tǒng)上突兀的簡單過渡。這有利于優(yōu)化整體氣動性能，同時也有利于增大內(nèi)部空間，翼身融合部位可安排油箱、設(shè)備艙等等。
展開 飛行器氣動設(shè)計、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與疲勞、燃燒與傳熱、電磁散射（隱身）、軌道動力學(xué)直接觸及了航空航天領(lǐng)域仿真的技術(shù)核心。作為UltraLAB圖形工作站的廠商，精準(zhǔn)把握這些算法的計算特性，是為客戶提供最優(yōu)硬件解決方案的關(guān)鍵。
我將為您逐一解析這五大航空航天仿真領(lǐng)域。
核心結(jié)論速覽表
仿真領(lǐng)域核心算法/方法計算特點主要計算平臺備注飛行器氣動設(shè)計
計算流體力學(xué) (CFD)
求解大型稀疏矩陣、高內(nèi)存帶寬、網(wǎng)格規(guī)模巨大
CPU多核 ≈ GPU
GPU加速已成主流，尤其在RANS和LES中。CPU用于復(fù)雜前處理。
結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與疲勞
隱式有限元法
求解大型線性方程組、對內(nèi)存和CPU頻率敏感
CPU多核為主，CPU單核為輔
CPU是絕對主力，GPU加速正在興起，但成熟度不如CFD。
燃燒與傳熱
CFD + 化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)
計算密度極高、多物理場強(qiáng)耦合、極大規(guī)模
CPU多核集群 >> GPU
傳統(tǒng)上依賴CPU集群，GPU加速是前沿方向，潛力巨大。
展開 
氣動設(shè)計的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
氣動外形設(shè)計氣動優(yōu)化設(shè)計氣動設(shè)計氣動布局設(shè)計氣動系統(tǒng)設(shè)計飛機(jī)氣動布局設(shè)計 優(yōu)化設(shè)計EDA設(shè)計工業(yè)設(shè)計機(jī)械設(shè)計 飛機(jī)設(shè)計手冊氣動設(shè)計luent旋轉(zhuǎn)機(jī)械氣動與噪聲設(shè)計應(yīng)用——氣動噪聲分析設(shè)計流程fluent旋轉(zhuǎn)機(jī)械氣動與噪聲設(shè)計應(yīng)用——氣動噪聲分析設(shè)計流程：fluent旋轉(zhuǎn)機(jī)械氣動與噪聲設(shè)計應(yīng)用——氣動噪聲分析設(shè)計流程【fluent旋轉(zhuǎn)機(jī)械氣動與噪聲設(shè)計應(yīng)用——氣動噪聲分析設(shè)計流程】氣動設(shè)計
氣動設(shè)計的最新內(nèi)容
等雙軸拉伸試驗曲線與擬合曲線對比圖
操作革新
衍生的“一鍵氣動夾持”設(shè)計，將換樣時間由小時級縮短至分鐘級，并保證了每次測試邊界條件的絕對一致，大幅提升了測試效率與數(shù)據(jù)的可復(fù)現(xiàn)性。
這項充氣式實踐，是我們基于對問題的原理性審視后，給出的一種工程化方案。而一個方案的真正價值，需要置于更廣泛的檢驗之下。
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7/16 | Ansys旋轉(zhuǎn)葉片設(shè)計、仿真及優(yōu)化流程2026新功能及方案更新
講師簡介：
姚翔 | Ansys 高級應(yīng)用工程師
主題簡介：主要介紹Ansys CFD 2026R1最新版本在旋轉(zhuǎn)葉片設(shè)計、優(yōu)化和仿真領(lǐng)域的重要更新，同時展示Ansys CFD產(chǎn)品在冷卻風(fēng)扇、飛行器旋翼和其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片氣動及氣動噪聲設(shè)計優(yōu)化領(lǐng)域的最新案例和解決方案。
汽車結(jié)構(gòu)耐撞性仿真培訓(xùn)
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基于Ansys Turbosystem與optiSLang AI+的葉片氣動及噪聲設(shè)計
漢航車輛性能測試之滑行測試模塊5個月前
通過精準(zhǔn)測定道路阻力系數(shù)，幫助車企優(yōu)化車身氣動設(shè)計、傳動系效率，提升車輛續(xù)航里程與能源效率；為底盤調(diào)校提供量化的阻力數(shù)據(jù)，優(yōu)化懸掛系統(tǒng)與輪胎選型，提升車輛行駛穩(wěn)定性；同時，合規(guī)的測試報告可直接用于輕型汽車污染物排放限值及測量等法規(guī)認(rèn)證場景，助力車企快速通過認(rèn)證，搶占市場先機(jī)。
在汽車產(chǎn)業(yè)電動化、智能化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，精準(zhǔn)、高效的滑行測試成為車企提升產(chǎn)品核心競爭力的重要支撐。
飛行器氣動設(shè)計、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與疲勞、燃燒與傳熱、電磁散射（隱身）、軌道動力學(xué)直接觸及了航空航天領(lǐng)域仿真的技術(shù)核心。作為UltraLAB圖形工作站的廠商，精準(zhǔn)把握這些算法的計算特性，是為客戶提供最優(yōu)硬件解決方案的關(guān)鍵。
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即便如此，細(xì)小的灰塵也會難免吸入，粘在壓氣機(jī)葉片表面，破壞工程師精心設(shè)計的氣動外形。
圖片來源：網(wǎng)絡(luò)
02 CAE仿真技術(shù)在航空航天中的應(yīng)用
1.飛行器設(shè)計與優(yōu)化
在飛行器的設(shè)計過程中，CAE仿真技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色，它可以幫助工程師們進(jìn)行飛行器外形設(shè)計、氣動性能分析、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗證等一系列重要任務(wù)。通過數(shù)值模擬和虛擬試驗，工程師們可以在計算機(jī)環(huán)境下進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的仿真優(yōu)化，確保飛行器設(shè)計能夠達(dá)到最佳性能。
通過CAE技術(shù)，工程師可以進(jìn)行葉片的氣動外形設(shè)計、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和強(qiáng)度分析。利用計算流體動力學(xué)模擬葉片周圍的流場，優(yōu)化葉片的氣動性能，提高風(fēng)能捕獲效率。同時，通過有限元分析確保葉片在各種工況下的結(jié)構(gòu)安全性。
這些分析可以幫助整車設(shè)計優(yōu)化氣動性能、控制噪聲。
這些分析可以幫助整車設(shè)計優(yōu)化氣動性能、控制噪聲。
