飞行器气动力计算与气动布局设计

 

基本情况

 中国空气动力研究与发展中心飞行器气动力计算与气动布局方面的研究始于上世纪80年代,主要研究速域覆盖亚跨超声速范围。经过30多年的发展,该研究团队现有研究人员17人,具体研究内容包括基于有限体积的定常/非定常数值模拟方法、高精度间断Galerkin方法、飞行器气动布局设计与优化技术、飞行器内外流一体化模拟技术、飞行器非常规气动控制技术、外挂物投放分离模拟评估等,旨在采用数值方法解决亚跨超声速范围内飞行器的各种气动相关问题。

研究工作

 方法研究及软件开发:坚持边开发边应用的原则,紧跟国内外CFD研究及网格技术研究的最新进展,团队先后开发用于飞行器气动特性评估分析的多块结构网格模拟软件MBFlow和基于任意非结构网格求解技术和大规模并行计算技术的流场数值模拟软件MFlow,并经过大量标准算例和工程算例的考核,计算精度满足工程应用需要。MFlow软件参加了AIAA组织的多届阻力预测会议和高升力预测会议,气动力预测精准度与国际知名CFD专业软件基本相当,达到了国际先进水平。

飞行器气动布局设计与优化方面,采用自主开发的MFlowMBFlow专业CFD软件,形成了我国新一代飞行器气动布局设计的快速、可靠的分析工具,参与了我国多个飞行器的气动特性评估、布局优化选型等工作,提供了完整的气动数据库,特别是创新性的实现了CFD全面介入工程研制各个阶段,开创了CFD在工程应用中的新局面。近年来针对高精度间断Galerkin方法、气动外形伴随优化方法、非结构混合网格自适应技术、大规模并行计算等方面开展了深入研究,以期进一步推动飞行器气动布局设计与优化相关工作。

飞行器内外流一体化模拟方面,开展了气动布局与推进系统集成的内外流耦合计算方法研究,建立了内外流一体化飞行器模拟体系;开发了进气道性能评估分析工具,对进气道内主被动流动控制技术进行了探索;研究了喷流干扰模拟准则对排气系统模拟的影响。

飞行器非常规气动控制技术方面,开展了侧向喷流、推力转向和栅格翼控制等飞行器非常规气动控制技术研究,采用理论分析和数值计算相结合的方式,开展了各类姿控发动机RCS喷流干扰研究,研究了喷流干扰机理及参数影响规律;针对栅格舵气动布局设计,深入研究了不同几何参数的影响规律和减阻特性,建立起了栅格舵外形几何参数影响规律数据库。

外挂物投放分离模拟评估方面,提出了大规模外挂物投放的重叠网格并行挖洞插值方法,率先在国内开发了耦合舵面控制律的多体分离模拟软件,掌握了复杂外形大规模外挂物投放分离模拟技术、多种约束模拟方法,开展了变形体多体分离、结合网格自适应的多体分离等研究工作。

10年来,发表学术论文近百篇,获得部委级科技进步奖二等奖4项,三等奖2项,取得软件著作权1项。

学术带头人

        马明生

联系方式

电子邮件: mamingsheng@cardc.cn