基于FLUENT的飞行器气动特性仿真研究
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以及性能指标。为了研究相关初始条件的改变对于气动特性的影响以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Fluent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以便将复杂的空间运动进行简化研究，并给出了坐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力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，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。然后采用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以及网格划分。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湍流模型利用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以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。对系统的舵回路的传递函数进行了分析并确定了相应的参数。将所确定的舵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舵系统和纵向控制系统都达到了时域和频域的性能要求，可以应用在飞行器控制系统中。
飞行器;空气动力;物理建模;气动特性;控制系统;仿真分析
西安工业大学
硕士
系统工程
倪原
2015
中文
V211.8
74
2015-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）