飛機CFD
關注創建者：CFD 創建時間：2016-03-05
飛機CFD的視頻教程
基于CFD方法計算飛機動導數（Fluent）
參照論文《利用 CFD 技術計算飛行器動導數》的方式方法，進行飛機動導數的計算； 視頻包括模型建立與處理，icem cfd網格劃分，fluent具體設置，滑移網格處理，UDF編寫，數據擬合處理等；通過本視頻可以得到具體的飛機縱向組合導數和Cmq的求解方法，有任何疑問和建議隨時溝通，共同學習進步！ 附件包含視頻中所有的數模、網格、計算文件，請同步下載！
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飛機CFD的實例教程
基于CFD理論的戰略大飛機的氣動特性數值模擬[J].兵工自動化，2021, 40(03):43-47,53.
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引言
為對概念設計戰略大飛機且加裝預警雷達天線的氣動特性進行對比，采用CATIA軟件，設計一種戰略大飛機的3D幾何模型。基于計算流體力學(computational fluid dynamics，CFD)技術，空氣流場的湍流模型采用標準的k-ε方程，流體力學控制理論則采用3維N-S方程。經Fluent軟件數值模擬，得出戰略大飛機的壓力系數云圖、速度等值面圖和升阻特性，并計算在平飛時飛機的質量和需用推力。結果表明，該研究能對大飛機總體設計提供參考依據和技術支撐。
戰略大飛機是一種多用途飛行器的支撐平臺，有民用、軍用和航天等多種發展方向。目前主要的戰略大飛機有：俄羅斯的“伊爾-76”，烏克蘭的“安-124”和“安-225”，美國的“C-17” “C-5”“波音-747”和“波音-777”等，歐洲的“A-380”。中國對戰略大飛機的研發也非常重視。
計算流體力學是流體力學、數值分析和計算機科學結合的產物。基于CFD技術研究飛機的氣動特性，國內外學者已取得了豐富的學術成果。
展開 CFD在飛機外流模擬中的功能主要體現在：
(1) 可以在一定范圍內較準確地預測氣動力參數，代替部分風洞實驗；
(2) 可以與很多優化算法相結合，對氣動外形進行優化設計。
CFD在面向工程應用方面目前仍然存在一些急需解決的問題。
(1) 首先是復雜外形飛機的網格生成問題。現在得到CFD學界公認的一個事實是：一個復雜外形飛機流場的數值模擬工作，網格生成需要的時間占整個工作的70%；
(2)高精度高分辨率的數值格式，現代飛機的外形極其復雜，流場中一般會存在激波、旋渦與分離、激波與附面層干擾等復雜流動現象。要想準確預測飛機的氣動力參數，數值格式必須有準確捕捉這些復雜流動現象的能力；
(3) 湍流數值模擬；
(4) 計算效率問題。
既然認識到，飛機外流場模擬中的主要工作量集中在復雜模型的網格生成上，作為一個簡單的例子，下面，將采用star-ccm+這一工具來實現一個飛機模型的網格劃分及計算，當然，在這里，并不打算對計算細節進行討論，僅僅起到一個拋磚引玉的作用，以引起大家對CFD數值模擬在飛機方面應用的興趣。
展開 Cadence 可以幫助您發現飛機在距地面不同距離處的地面空氣動力效應。借助 Cadence 的 CFD 軟件套件，您可以模擬地面空氣動力效應下的 3D 流體流動。
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文章來源：cadence博客
Lakireddy Bali Reddy College of Engineering (LBRCE) 使用 CFD Cradle 軟件的scFLOW模塊，探索航天飛機再入飛行器的凹度對流動物理現象和熱分布模式的影響，LBRCE航空航天工程系成立于2011年，發表了多篇研究論文并參與了多項研究活動，還配備了多個先進的實驗室，擁有獨立的空氣動力學和飛機結構研究小組，以及多項研究出版物。
挑戰
LBRCE航空航天工程系正在開展一個設計可重復使用航天器的項目。
在任何可重復使用的航天器的設計中，成功的一個重要因素是航天器在多次再入條件下的生存能力。
為了實現這一目標，研究團隊熱衷于探索具有不同凹凸度的再入飛行器的凹度如何改變流動物理現象和熱分布模式。
一般來說，幾乎所有可重復使用的航天飛機的重返大氣層都類似于一個大迎風面的平板，因
為它的迎風面是平坦的。
為了解決這個問題，團隊使用了完整的三維 Navier-Stokes 方程。在這種方法中，方程在一個薄凹板上以不同的攻角對高超聲速流動進行求解。將不同偏心板的峰值溫度和阻力系數與垂直于流動的平板的峰值溫度和阻力系數進行比較。空氣被假定為熱完全氣體。將不同偏心度的凹板的總傳熱率和峰值熱通量與平板進行了比較。
航空航天工程系在此研究應用中使用了商用的分析工具。
然而，軟件處理這種高速流動物理的能力是有限的。
對于高速可壓縮流，面臨求解器的高度不穩定性的問題。
展開 Lakireddy Bali Reddy College of Engineering (LBRCE) 使用 CFD Cradle 軟件的scFLOW模塊，探索航天飛機再入飛行器的凹度對流動物理現象和熱分布模式的影響，LBRCE航空航天工程系成立于2011年，發表了多篇研究論文并參與了多項研究活動，還配備了多個先進的實驗室，擁有獨立的空氣動力學和飛機結構研究小組，以及多項研究出版物。
挑戰
LBRCE航空航天工程系正在開展一個設計可重復使用航天器的項目。
在任何可重復使用的航天器的設計中，成功的一個重要因素是航天器在多次再入條件下的生存能力。
為了實現這一目標，研究團隊熱衷于探索具有不同凹凸度的再入飛行器的凹度如何改變流動物理現象和熱分布模式。
一般來說，幾乎所有可重復使用的航天飛機的重返大氣層都類似于一個大迎風面的平板，因
為它的迎風面是平坦的。
為了解決這個問題，團隊使用了完整的三維 Navier-Stokes 方程。在這種方法中，方程在一個薄凹板上以不同的攻角對高超聲速流動進行求解。將不同偏心板的峰值溫度和阻力系數與垂直于流動的平板的峰值溫度和阻力系數進行比較。空氣被假定為熱完全氣體。將不同偏心度的凹板的總傳熱率和峰值熱通量與平板進行了比較。
航空航天工程系在此研究應用中使用了商用的分析工具。
然而，軟件處理這種高速流動物理的能力是有限的。
對于高速可壓縮流，面臨求解器的高度不穩定性的問題。
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這項工作展示了使用 ANSYS Fluent 執行飛機 CFD 仿真。 Fluent 模擬結果文件也可供下載。
要點
升力特性受到飛機機翼水平面下方氣流扭曲的影響，這解釋了地面空氣動力學。
地面空氣動力學通過減少誘導阻力來提高升阻比。
在無風條件下以及光滑、平整、堅硬的表面上，地面空氣動力學性能最大化。
地面空氣動力學幫助飛行員優雅著陸
我害怕乘飛機旅行，尤其是在飛機著陸期間。盡管飛機從天上滑翔下來，高度逐漸降低
基于CFD技術研究飛機的氣動特性，國內外學者已取得了豐富的學術成果。
Lufthansa Technik負責飛機性能、CFD和飛行測試的高級工程師Stefan Kuntzagk表示：“AeroSHARK可以極大地促進航空運輸的可持續發展。通過Ansys仿真解決方案，我們能夠以準確可靠、穩健而且高計算效率的方式對飛機和空氣動力學行為進行建模，增強和擴展我們的鯊魚仿生技術，從而使整個子機隊更加環保，降低燃油消耗，并減少商用飛機的二氧化碳排放。”
CFD 允許模擬飛機周圍的氣流運動和相應的結構響應。使用浸入邊界法等技術，可以輕松分析復雜幾何形狀的組件變形。從浸入邊界法中獲得的寶貴見解可用于改善流固耦合，并通過優化飛機設計來改善空氣動力學性能。
Lakireddy Bali Reddy College of Engineering (LBRCE) 使用 CFD Cradle 軟件的scFLOW模塊，探索航天飛機再入飛行器的凹度對流動物理現象和熱分布模式的影響，LBRCE航空航天工程系成立于2011年，發表了多篇研究論文并參與了多項研究活動，還配備了多個先進的實驗室，擁有獨立的空氣動力學和飛機結構研究小組，以及多項研究出版物。
Lakireddy Bali Reddy College of Engineering (LBRCE) 使用 CFD Cradle 軟件的scFLOW模塊，探索航天飛機再入飛行器的凹度對流動物理現象和熱分布模式的影響，LBRCE航空航天工程系成立于2011年，發表了多篇研究論文并參與了多項研究活動，還配備了多個先進的實驗室，擁有獨立的空氣動力學和飛機結構研究小組，以及多項研究出版物。
以主張“輕便環保”出道的Pipistrel飛機設計，最核心的技術之一便是飛機外流場CFD設計。
這同時也是所有飛機設計中研究最多的方向之一。制造商常用的兩種辦法有物理的風洞測試，第二種是使用計算流體動力學（CFD）模擬計算機中的空氣流動。
Panthera飛機的外流場
這兩種方法都有利有弊，大部分的航空公司一般是選擇模擬仿真為主，風洞測試為輔。
從家用暖通空調系統到航天器噴射器，擴壓器在各個領域得到了廣泛的應用。例如，擴壓器常用于超音速飛機，比如其中的沖壓式噴氣發動機，用于減緩流體流動并增大靜壓。為了設計適用于超音速應用的跨音速擴壓器，工程技術人員必須考慮高速湍流和激波等因素。正如本文中的基準模型所闡明的，這些復雜現象可以借助 COMSOL 軟件進行精確的分析。
利用跨音速擴壓器減慢超音速
擴壓器有兩個主要用途
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項目背景：在飛機著陸實際測試時，由于硬著陸或不適當的著陸技術，導致輪胎（由于空氣或陸地撞擊）以及減震支柱產生較高應力，導致它們更快磨損甚至斷裂，很有可能損壞飛機，要使飛行軌跡與著陸路徑一致并且穩定地減速需要飛行員具有一定的天賦及經驗。該項目的研究結果有助于我們模擬和研究不同的飛機起落架周圍氣流對飛機運動的影響
