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Experimental investigation on the wing-wake interaction at the mid stroke in hovering flight of dragonfly

Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2012年第11期55卷 2167-2178页

作者： lai guojun SHEN GongXin FFFOM Laboratory School of Aeronautic Science and EngineeringBeihang UniversityBeijing 100191China

This paper focuses on flow structures of the wing-wake interaction between the hind wing and the wake of the forewing in hovering flight of a dragonfly since there are arguments whether the wing-wake interaction is useful or not.A mechanical flapping model with two tandem wings is used to study the *** the device,two identical simplified model wings are mounted to the flapping model and they are both scaled up to keep the Reynolds number similar to those of dragonfly in hovering flight since our experiment is conducted in a water *** kinetic pattern of dragonfly(Aeschna juncea) is chosen because of its special interesting asymmetry.A multi-slice phase-locked stereo particle image velocimetry(PIV) system is used to record flow structures around the hind wing at the mid downstroke(t/T=0.25) and the mid upstroke(t/T=0.75).To make comparison of the flow field between with and without the influence of the wake,flow structures around a single flapping wing(hind wing without the existence of the forewing) at these two stroke phases are also recorded.A local vortex identification scheme called swirling strength is applied to determine the vortices around the wing and they are visualized with the iso-surface of swirling *** paper also presents contour lines of z at each spanwise position of the hind wing,the vortex core position of the leading edge vortex(LEV) of hind wing with respect to the upper surface of hind wing,the circulation of the hind wing LEV at each spanwise position and so *** results show that dimension and strength of the hind wing LEV are impaired at the mid stroke in comparison with the single wing LEV because of the downwash from the *** results also reveal that a wake vortex from the forewing traverses the upper surface of the hind wing at the mid downstroke and its distance to the upper surface is about 40% of the wing chord *** the instant,the distance of the hind wing LEV to the upper surface is abo

关键词： dragonfly hovering flight particle image velocimetry (PIV) flow interaction leading edge vortex

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基于MDO理论的船舶总体设计方法

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舰船科学技术 2024年第13期46卷 24-28页

作者：赖国军高霄鹏马锐锋霍聪中国人民解放军92116部队辽宁葫芦岛125003 海军工程大学舰船与海洋学院湖北武汉430033 海军工程大学电磁能技术全国重点实验室湖北武汉430033

为提高船舶总体设计质效,本文基于船舶设计、多学科设计优化(Multi-disciplinary Design and Optimization,MDO)理论及其应用的相关资料,在梳理现阶段船舶设计理论及基本流程的基础上,分析MDO理论在指导船舶设计中应用的可行性。结果表... 详细信息

为提高船舶总体设计质效,本文基于船舶设计、多学科设计优化(Multi-disciplinary Design and Optimization,MDO)理论及其应用的相关资料,在梳理现阶段船舶设计理论及基本流程的基础上,分析MDO理论在指导船舶设计中应用的可行性。结果表明,在船舶设计过程中应重点关注船舶型线设计、推进系统设计及振动噪声性能控制等关键技术。通过分析上述技术方面的研究进展,并基于MDO理论提出若干关于提高船舶总体设计质效的建议,对改进船舶总体设计方法具有一定工程指导价值。

关键词：船舶总体设计多学科设计优化推进性能振动控制

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Wind tunnel investigation of different engine layouts of a blended-wing-body transport

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中国航空学报:英文版 2023年第9期36卷 123-132页

作者： Zheng CUI guojun lai Qifeng WANG Yu LIANG Yihua CAO School of Aeronautic Science and Engineering Beihang UniversityBeijing 100083China COMAC Beijing Aircraft Technology Research Institute Beijing 102211China

A 2%scale,cruising version of a 450-seat class Blended-Wing-Body(BWB)transport was tested in the China Aerodynamic Research and Development Center’s FL-262.4-by-2.4-meter subsonic wind *** focus of the wind tunnel test was to investigate the aerodynamic performance of the latest BWB transport design,which would also aid in choosing a final engine arrangement in the three most potential engine integration *** wind tunnel model can be tested with and without the nacelle and has three sets of different nacelle/tail integration *** Fluid Dynamics(CFD)simulations were performed in engine-aircraft integration design to find appropriate nacelle installing parameters of each *** comparison of CFD with experimental results shows good *** tunnel measurements indicate that the tail-mounted engine layout produces the minimum drag penalty,while the fuselage-mounted engine layout increases drag the *** pressure measurement illustrates the effect of nacelle integration on the wing-body surface pressure *** experimental and numerical research provides a reference for future BWB Propulsion-Airframe Integration(PAI)design.

关键词： PAI Aerodynamics BWB CFD Civil aviation Engine layout Transport aircraft Wind tunnels

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控制点排列对图像校正的影响及重复校正

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北京航空航天大学学报 2009年第10期35卷 1214-1219页

作者：赖国俊申功炘北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

针对在DSPIV(Digital Stereo Particle Image Velocimetry)的图像几何校正中,校正板上控制点的排列方式对图像校正误差所产生的影响,在使用双调和样条函数构建校正映射函数的条件下,分别使用了11列×21行、21列×21行、11列×41行、21列... 详细信息

针对在DSPIV(Digital Stereo Particle Image Velocimetry)的图像几何校正中,校正板上控制点的排列方式对图像校正误差所产生的影响,在使用双调和样条函数构建校正映射函数的条件下,分别使用了11列×21行、21列×21行、11列×41行、21列×41行和16列×31行5种控制点等列距、等行距排列的校正板来进行图像校正,计算了这5种控制点排列方式对应的校正准度和校正精度.另外,为进一步减小图像校正误差,还提出了对经过校正所得的图像进行重复图像校正.实验结果表明:随着控制点数目的增加,校正准度和校正精度会相应提高;经过重复图像校正的校正准度和校正精度优于一次校正的结果,但需要耗费更多的图像处理时间.

关键词：数字体视粒子图像测速技术(DSPIV) 双调和样条函数控制点排列方式重复校正

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蜻蜓翼三维流动结构的演变

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北京航空航天大学学报 2013年第6期39卷 711-716页

作者：赖国俊申功炘北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

为了与蜻蜓前后翼流动干扰的流动结构作比较,首先研究了悬停飞行状态下单个蜻蜓翼周围的三维流动结构,利用一套机电拍动翼运动模拟机构模拟了一个蜻蜓翼的拍动,使用数字体视粒子图像测速技术(DSPIV,Digital Stereo Particle Image Veloc... 详细信息

为了与蜻蜓前后翼流动干扰的流动结构作比较,首先研究了悬停飞行状态下单个蜻蜓翼周围的三维流动结构,利用一套机电拍动翼运动模拟机构模拟了一个蜻蜓翼的拍动,使用数字体视粒子图像测速技术(DSPIV,Digital Stereo Particle Image Velocimetry)和多切面锁相技术分别测量了两个下拍拍动相位时刻(t=0.25T,0.375T)和两个上拍拍动相位时刻(t=0.75T,0.875T)蜻蜓翼周围的瞬时空间三维流场,运用局部涡识别准则中的λci准则来识别和显示了流场中的三维涡结构,还展示了蜻蜓翼各个展向测量截面中的|ωz|等值线、蜻蜓翼前缘涡的涡核线相对于蜻蜓翼上翼面的空间位置以及前缘涡在各个展向测量截面中的截面环量等.实验结果揭示了蜻蜓翼周围的三维流动结构在蜻蜓翼拍动时的演变历程.

关键词：流动测量数字体视粒子图像测速技术蜻蜓悬停飞行流动结构流动分离前缘涡

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基于有限元功率流的螺旋桨-轴系-船体耦合振动特性研究

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中国造船 2017年第2期58卷 68-77页

作者：刘金林赖国军蔡耀全曾凡明海军工程大学动力工程学院武汉430033

螺旋桨推进轴系的纵向振动是船体艉部振动噪音的重要来源。推力轴承主要承受轴向推力,其动态性能直接影响船体艉部耦合振动。针对推进轴系纵向振动与船体艉部耦合振动,应用雷诺方程计算推力块4种工况下的油膜动力特性,建立轴系-基座-船... 详细信息

螺旋桨推进轴系的纵向振动是船体艉部振动噪音的重要来源。推力轴承主要承受轴向推力,其动态性能直接影响船体艉部耦合振动。针对推进轴系纵向振动与船体艉部耦合振动,应用雷诺方程计算推力块4种工况下的油膜动力特性,建立轴系-基座-船体耦合系统有限元模型,运用有限元功率流方法分析推力轴承对系统振动影响,以此为基础探讨了流经传递路径的功率流与系统水下辐射噪声之间的关联。研究表明,推力轴承的动态特性会对流入各轴承的功率流产生影响,导致系统耦合振动发生相应的变化。

关键词：螺旋桨-轴系-船体纵向振动有限元功率流艉部耦合振动

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舰船动力装置多学科集成设计优化方法

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中国舰船研究 2017年第2期12卷 100-106,115页

作者：曾凡明刘金林赖国军海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033

[目的]在充分分析舰船动力装置总体设计研究现状的基础上,指出现有动力装置设计方法中存在缺乏从多学科耦合角度进行仿真和优化,从而制约设计质量提高的问题,有必要开展动力装置多学科集成优化理论、方法及关键技术研究。[方法]建立舰... 详细信息

[目的]在充分分析舰船动力装置总体设计研究现状的基础上,指出现有动力装置设计方法中存在缺乏从多学科耦合角度进行仿真和优化,从而制约设计质量提高的问题,有必要开展动力装置多学科集成优化理论、方法及关键技术研究。[方法]建立舰船动力装置多学科集成优化设计系统框架,并对动力装置多学科优化技术、现代设计工具技术、协同仿真、支撑环境、设计软件开发等关键技术进行深入研究。[结果]给出了有效的解决方案。[结论]研究成果能为开展舰船主动力装置多学科集成设计优化提供一定的参考,同时为舰船动力装置设计水平的提高奠定一定的基础。

关键词：舰船主动力装置总体设计多学科集成设计优化协同仿真

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舰船轴系纵向减振器参数优化方法

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中国舰船研究 2017年第3期12卷 105-110页

作者：刘金林赖国军曾凡明海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033

[目的]轴系的纵向振动是引起船体振动的重要因素之一,安装纵向减振器能有效减小轴系纵向振动,进而控制船体的振动噪声,但减振器参数的变化会引起轴系振动特性的变化。[方法]以某轴系试验平台为研究对象,建立有限元模型,在直线校中状态下... 详细信息

[目的]轴系的纵向振动是引起船体振动的重要因素之一,安装纵向减振器能有效减小轴系纵向振动,进而控制船体的振动噪声,但减振器参数的变化会引起轴系振动特性的变化。[方法]以某轴系试验平台为研究对象,建立有限元模型,在直线校中状态下,分析轴系纵向刚度与其纵向振动的关系。在此基础上,建立该轴系纵向减振模型,对减振器参数进行无量纲化,保持减振器质量不变,采用寻优算法求解减振器的优化阻尼值和刚度值。[结果]通过比较轴系纵向减振器参数优化前、后轴系的纵向振动频域响应情况,表明减振器参数优化后可有效减小该轴系的纵向振动。[结论]研究结果能够为轴系纵向减振器参数优化提供理论依据。

关键词：舰船轴系纵向振动减振器参数优化

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舰艇电力推进轴系多学科优化设计研究

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中国造船 2019年第2期60卷 150-163页

作者：刘金林赖国军尹红升曾凡明周瑞平雷俊松海军工程大学动力工程学院武汉430033 武汉理工大学能源与动力工程学院武汉430063

以电力推进轴系为对象,进行直线校中计算,得到各轴承负荷影响系数.基于CFD数值算法,计算考虑螺旋桨水动力的轴系校中特性,并对轴系校中特性进行优化.基于直线校中和合理校中两种状态,研究轴系不同校中状态对振动特性的影响.在此基础上,... 详细信息

以电力推进轴系为对象,进行直线校中计算,得到各轴承负荷影响系数.基于CFD数值算法,计算考虑螺旋桨水动力的轴系校中特性,并对轴系校中特性进行优化.基于直线校中和合理校中两种状态,研究轴系不同校中状态对振动特性的影响.在此基础上,以后尾轴承垂向变位为变量,研究建立轴系校中特性及振动特性的多学科优化设计模型,为轴系设计质量的提高提供参考.

关键词：舰艇电力推进轴系轴系校中轴系振动多学科优化设计

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自然层流翼型高雷诺数风洞试验研究

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航空科学技术 2017年第8期28卷 12-15页

作者：赖国俊李政德张颖哲中国商飞北京民用飞机技术研究中心北京102211

针对所设计的自然层流翼型,在高速风洞中开展了自然层流翼型高雷诺数风洞试验研究。试验运用了测压和红外成像等技术手段,在马赫数Ma=0.74和雷诺数Re=1.5×10~7条件下获得了压力分布、升力系数、阻力系数、俯仰力矩系数和红外图像。试... 详细信息

针对所设计的自然层流翼型,在高速风洞中开展了自然层流翼型高雷诺数风洞试验研究。试验运用了测压和红外成像等技术手段,在马赫数Ma=0.74和雷诺数Re=1.5×10~7条件下获得了压力分布、升力系数、阻力系数、俯仰力矩系数和红外图像。试验结果表明,在试验条件下,该翼型上表面能够保持良好的顺压梯度;该翼型具有良好的纵向气动特性;在迎角α=0°时,上、下翼面流动均能保持约60%的层流面积区。

关键词：自然层流翼型风洞试验高雷诺数红外成像转捩探测

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