微型飛行器設(shè)計(jì)導(dǎo)論

內(nèi)容概要

　　《航空宇航科學(xué)與技術(shù)國防特色學(xué)術(shù)專著：微型飛行器設(shè)計(jì)導(dǎo)論》系統(tǒng)地介紹了新概念微型飛行器的發(fā)展，闡述了微型飛行器的類型、微型飛行器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論與方法。主要包括低雷諾數(shù)空氣動(dòng)力學(xué)和非定?？諝鈩?dòng)力學(xué)，微型固定翼、微型撲翼和微型旋翼飛行器的氣動(dòng)特性，不同類型和構(gòu)造形式的微型飛行器布局設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和總體優(yōu)化設(shè)計(jì)等內(nèi)容。書中還簡要介紹了微型飛行器的動(dòng)力、飛行控制系統(tǒng)和信息傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?！逗娇沼詈娇茖W(xué)與技術(shù)國防特色學(xué)術(shù)專著：微型飛行器設(shè)計(jì)導(dǎo)論》可作為從事微型飛行器設(shè)計(jì)和研究人員的設(shè)計(jì)參考書，也可作為航空專業(yè)的研究生、本科生和航空愛好者的學(xué)習(xí)參考書。

書籍目錄

第1章緒論 1.1微型飛行器概念的產(chǎn)生 1.2微型飛行器的特點(diǎn) 1.3微型飛行器的分類 第2章微型飛行器的低雷諾數(shù)空氣動(dòng)力學(xué) 2.1低雷諾數(shù)空氣動(dòng)力學(xué)問題 2.2低雷諾數(shù)翼型的空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)與風(fēng)洞試驗(yàn) 2.3低雷諾數(shù)機(jī)翼的氣動(dòng)特性分析與風(fēng)洞試驗(yàn) 第3章微型飛行器的非定常空氣動(dòng)力學(xué) 3.1微型飛行器的非定?？諝鈩?dòng)力學(xué)問題 3.2非定?？諝鈩?dòng)力計(jì)算的渦動(dòng)力學(xué)方法 3.3非定?？諝鈩?dòng)力計(jì)算的N—S方程數(shù)值方法 3.4非定常運(yùn)動(dòng)空氣動(dòng)力計(jì)算的動(dòng)態(tài)網(wǎng)格生成 3.5非定常流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算程序——3DOMUFS 3.6撲翼風(fēng)洞試驗(yàn) 3.7微型螺旋槳的空氣動(dòng)力理論及建模 第4章微型飛行器技術(shù)要求與總體方案設(shè)計(jì) 4.1微型飛行器設(shè)計(jì)的技術(shù)要求 4.2微型飛行器的總體方案設(shè)計(jì) 4.3微型飛行器的系統(tǒng)組成 第5章不同類型微型飛行器的布局設(shè)計(jì) 5.1固定翼微型飛行器布局設(shè)計(jì) 5.2撲翼微型飛行器布局與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.3旋翼微型飛行器布局設(shè)計(jì) 第6章微型飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1適于MAV的輕型結(jié)構(gòu)材料 6.2微型飛行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.3柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 6.4微型飛行器的智能材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第7章微型飛行器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7.1微型飛行器的飛行控制 7.2微型飛行器的信息傳輸 第8章微型飛行器的優(yōu)化設(shè)計(jì) 8.1適于MAV設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法 8.2固定翼微型飛行器的優(yōu)化設(shè)計(jì) 8.3撲翼微型飛行器的優(yōu)化設(shè)計(jì) 8.4微型飛行器的抗陣風(fēng)干擾設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 后記

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   彈簧模型和圖映射方法畢竟是保持拓?fù)潢P(guān)系不變的網(wǎng)格變形技術(shù)，當(dāng)幾何部件有翻轉(zhuǎn)或運(yùn)動(dòng)幅度大到一定程度時(shí)，網(wǎng)格會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則變形，無法滿足計(jì)算要求，甚至出現(xiàn)交叉情況，這正是本書要研究解決的問題。 另一種解決動(dòng)態(tài)邊界問題的動(dòng)態(tài)網(wǎng)格方法是嵌套網(wǎng)格技術(shù)。嵌套網(wǎng)格的思路最早由Steger提出，目的在于降低復(fù)雜幾何外形結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的生成難度，即將復(fù)雜的流場區(qū)域適當(dāng)?shù)貏澐殖啥鄠€(gè)相對(duì)簡單的、重疊的子區(qū)域，各子區(qū)域分別生成獨(dú)立的網(wǎng)格并在其上求解，各子區(qū)域網(wǎng)格間通過重疊區(qū)的插值進(jìn)行流場信息交換。此后，該方法不斷得到發(fā)展并推廣應(yīng)用到非定常流場的計(jì)算。由于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格在處理復(fù)雜外形問題上有很大的優(yōu)勢，Nakahashi等人口將嵌套網(wǎng)格推廣到非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上。嵌套網(wǎng)格技術(shù)處理大幅邊界運(yùn)動(dòng)的問題非常有效，在撲翼非定常流場的計(jì)算中也有不少應(yīng)用，但目前僅限于翼的剛性運(yùn)動(dòng)。如果邊界有變形，則需要每時(shí)間步重新生成網(wǎng)格來適應(yīng)新的壁面邊界。而每時(shí)間步的網(wǎng)格再生和流場插值無疑需要占用大量的計(jì)算時(shí)間和資源。 綜合考慮以上因素，首先，針對(duì)原Delaunay圖映射方法的缺陷，肖天航等提出一種改進(jìn)的雙重Delaunay圖映射方法，并用于一般運(yùn)動(dòng)幅度和變形問題的動(dòng)態(tài)網(wǎng)格生成；其次，對(duì)較大運(yùn)動(dòng)幅度的問題，則發(fā)展一種非結(jié)構(gòu)嵌套網(wǎng)格技術(shù)；進(jìn)一步，對(duì)既有整體大幅運(yùn)動(dòng)、又有局部變形的問題，考慮將雙重圖映射方法和嵌套網(wǎng)格技術(shù)結(jié)合起來使用，發(fā)展成一種非結(jié)構(gòu)可變形嵌套網(wǎng)格方法，發(fā)揮Delaunay圖映射技術(shù)網(wǎng)格小變形的高效率，又結(jié)合嵌套網(wǎng)格處理大幅邊界運(yùn)動(dòng)問題的優(yōu)勢，解決當(dāng)網(wǎng)格變形和嵌套網(wǎng)格單獨(dú)用于柔性撲翼流場的計(jì)算時(shí)需要?jiǎng)偢髟偕傻膯栴}。下面對(duì)這兩種方法做詳細(xì)的介紹。 3.4.1 雙重Delaunay圖映射的動(dòng)態(tài)網(wǎng)格生成技術(shù) 正如上文所述，基于Delaunay圖映射的動(dòng)態(tài)網(wǎng)格變形方法無需迭代計(jì)算，效率高，穩(wěn)定性好，但是，對(duì)較復(fù)雜的有多體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或大變形的問題，比如復(fù)雜構(gòu)形的撲翼MAV，背景圖單元極容易出現(xiàn)交叉。文獻(xiàn)雖然給出了當(dāng)背景圖出現(xiàn)交叉時(shí)的處理策略，即重新生成Delaunay圖和重新定位網(wǎng)格點(diǎn)的信息以避免計(jì)算網(wǎng)格的交叉，但會(huì)導(dǎo)致新的問題。其一，顯而易見，重新生成背景圖和定位網(wǎng)格點(diǎn)要花費(fèi)更多的計(jì)算時(shí)間；其二，更為重要的是，背景圖交叉后，重新生成背景圖和重新定位網(wǎng)格點(diǎn)，相當(dāng)于丟棄初始網(wǎng)格質(zhì)量的良好特性，而保留變形后的較差的網(wǎng)格信息，此后的網(wǎng)格質(zhì)量因此而變差，即使邊界回到初始位置，網(wǎng)格質(zhì)量也無法恢復(fù)到初始網(wǎng)格的狀態(tài)，而且，背景圖交叉次數(shù)愈多，情況愈嚴(yán)重。

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