基于fluent的飞行器气动特性仿真研究

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1、．密级无分类号Ｖ２１１．２４ｘｒＡＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕±学位论文题目：基于ＦＬＵＥＮＴ的飞行器气动特性仿真研究作者：戴凯指导教师：倪原教授申请学位学科：系统工程２０１５年５月１０日密级无分巧号Ｖ２１１．２４Ｘ’ＹＩＡＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴ硕±学位论文弦目：基于ＦＬＵＥＮＴ的飞行器气动特性仿真研究作者：戴凯指导教师舌：倪原教授：系统工程申请学位学科２０１５年５月１０日基于ＲＪＪＥＮＴ的飞行器句动

2、特性仿真研究学科：系统工程研究生鲜＊Ｗ，指导教师鉛：又摘要飞行器的气动特性及所受到的空气动力与飞行器外形结构和主要部件的布局密切相。关。能够体现飞行器的飞行特征Ｗ及性能指标为了研究相关初始条件的改变对于气动特性的影响Ｗ及控制系统的性能指标是否满足实际需求，论文基于某型号飞行器对其气动特性利用Ｆｈｉｅｎｔ进行了气动仿真与分析，在此基础上采用ＭＡＴＬＡＢ对控制系统的相关特性否进行了仿真分析和验证。论文分析了飞行器在空间运动过程中的力学环境，定义了飞行器空间运动的相关坐标系Ｗ便将复杂的空间运动进行衔化研究，并给出了坐

3、标系之间相互转换方式；分析了在空间运功过程中作用在飞行器上的为和气动力矩与相应的飞行器气动参数之间的相互关系。根据相关理论知识对飞行器的飞行运动进行简化并建立对应的数学模型，分析了飞行器运动方程组的相关方程。然，利用小扰动理论化简并得到了最终的飞行器空间扰动运动方程后采用Ｇａｍｂｉｔ对飞行器进行物理建模，根据具体的项目要求确定了飞行器计算区域Ｗ及网格划分。分析了计算模型对于飞行器数值仿真的影响，选取合适的计算模型和端流模型利用Ｆｌｕｅｎｔ对飞行器进行了气动仿真计算，针对仿真结果进行数据分析并得出了飞行器的气动特性随相关初始条件改变

4、的变换规律。在合理假定相关条件的情况下，根据飞行器的气动特性数据和飞行器控制系统数据，将飞行器的扰动运动拆分为纵向扰动运动和侧向扰动运动，同时采取系数冻结法推理出了飞行器在俯仰回路Ｗ及偏航回路的传递函数。通过设置相关初始条件对飞行器的纵向扰动运动的稳定性进行了推理与分析。对系统的驼回路的传递函数进行了分析并确定了相应的ｒ、参数。将所确定的巧回路引入纵向控制系统并利用ＭＡＴＬＡＢ优化工具箱对飞行器的俯仰回路和高度回路进行了优化处理。仿真结果说明，所设计的飞行器的电动能系统和纵向控制系统都达到了时域和频域的性能要求，可Ｗ应用在飞行

5、器控制系统中。；空气动力；物理建模；气动仿真关巧词Ｓ飞行器；控制系统；ＩＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈｏｆａｉｒｃｒａｆｔａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ材ｃｓｂａｓｅｄｏｎＦＬＵＥＮＴＤｉｓｃｉｐｌｉｎｅ：ＳｙｓｔｅｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｔｕｄｅｎｔＳｉｎａｈｗ；ｇａ．／、ｉＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒＳｉｇｎａｔｕｒｅ：ｖ／ｊｊＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅａｅｒｏｄｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓｏｆａｉｒｃｒａｆｔａ

6、ｒｅｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄ＾）ｉｔｓｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｍａｉｎｕｎｉｔｓｌａｙｏｕｔ．Ｔｈｅｙｃａｎｅｍｂｏｄａｉｒｃｒａｆｔｆｌｉｈｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｈｅｉｎｄｅｘｙｇｏｆｅｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．ｎｄｅｒｏｆｉｕｒｅｏｕｗｈｅｔｈｅｒｈｅｆｉｎｉｔｉａｌｎｄｉｉｏｎｎｄｏｎｏｔｈＩｏｒｔｔｔａｆｆｅｃｔｏｃｏｔｓａｃｔｒｌｐｇｓｙｓｔｅｍａｒｅｓａｔｉｓｆｉｅｄｗｉｔｈａｃｔｕａｌｄｅｍａｎｄｔｈｉｓａｐｅｒｅｒｆｏｒｍｓａｎａｅ

7、ｒｏｄｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄ，ｐｐｙｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｏｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｎａｉｒｃｒａｆｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｓｔｅｍｗｉｔｈＦｌｕｅｎｔａｎｄｙＭＡＴＬＡＢｒｅｓｅｃｔｉｖｅｌ．，ｐｙＴｈｉｓａｐｅｒａｎａｌｓｉｓｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｄｕｒｉｎａｉｒｃｒａｆｔｉｓｍｏｖｉｎｏ打ａｉｒａｎｄｄｅｆｉｎｅｐｙｇｇｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｏｆｓｐａｃｅ

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