基于UG二次开发的运输机外形设计及机身后体流场分析

摘要

运输机的气动设计对提高其经济性具有举足轻重的作用。在考虑起飞和着陆性能的时候,运输机的后体通常采用上翘后体。这样的外形特点会导致整机的气动性能降低,阻力上升。所以分析机身后体在不同控制参数下的绕流特点然后提出最佳的参数配置是必须的。各种参数变化时,如果选择人工手动的方式建立外形模型会存在诸多缺点。首先是外形结构的可比性。手动绘图可能会引入各种人为的差异,如曲面生成方法,曲线过渡方法等等的差异。其次是工作的重复度偏高,效率低下。引入参数驱动的自动化外形生成方法能很好解决这些问题。UG作为成熟的商用制图软件,其二次开发函数库提供了编写自动绘制外形的可能。因为所有的数据都是通过复原的方法得到,所以在外形的绘制过程中就存在了曲线的光顺性问题。针对曲线曲率分析中的不连续问题和型值点拟合的特点,本为提出了一种基于二阶差商运算的曲线光顺算法。为绘制表面光顺的图像做了准备。在解决了以上问题的基础上,本文在第四章具体分析了纯机身流体的特点和这种流场特点的形成因为,其后设置各种参数变化,并研究了各种变化所引起的阻力分量变化和其形成机制。在分析了A400M机身后体阻力特性的基础上,文中提出了实验性的改进措施,并对改进效果进行了验证。

目录

文摘

英文文摘

图、表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 运输机发展简介

1.2 运输机机身后体设计特点

1.3 后体机身流场特性的研究现状

1.4 本文的主要研究工作

第二章 基于UG二次开发的参数化三维外形设计

2.1 UG二次开发简介

2.2 参数化特征模型

2.3 UF中的相关概念

2.3.1 外部模式和内部模式

2.3.2 UG系统中对象的概念

2.3.3 UG的图形绘制过程

2.4 与建模有关的重要成型特征

2.4.1 各种曲线的创建

2.4.2 自由曲面的创建

2.5 整机外形划分

2.6 机身尾部的参数化

2.6.1 机身尾部的参数设置

2.6.2 参数变化下的整机外形效果

2.7 小结

第三章 曲线光顺方法的研究

3.1 非解析曲线构造理论基础

3.2 曲线光顺的研究目的

3.3 曲线光顺算法

3.3.1 坏点的挑选算法

3.3.2 离散曲率参考理想值的计算

3.3.3 坏点修改位置的分析和计算

3.4 算例验证

3.5 小结

第四章 上翘后体流场特性分析

4.1 计算流体动力学CFD介绍

4.1.1 网格生成简介

4.1.2 计算方法的分类

4.1.3 三维N-S方程及湍流模型

4.2 单纯机身绕流机理分析

4.2.1 后体表面绕流特性

4.2.2 后体压力系数分布分析

4.2.3 后体参数变化对阻力特性的影响

4.3 A400M后体阻力特性分析

4.4 减小阻力的后体机身改进设计算例分析

4.5 小结

第五章 工作总结及展望

5.1 工作总结

5.2 缺点陈述及后期工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文