摘要:在吹风比M为0.5，1.0和1.5的3种情况下数值研究了超椭圆孔型对气膜绝热冷却效率的影响，并基于流动特征深入分析了其冷却机制。结果表明：相比于基准的圆形孔模型，吹风比为0.5时超椭圆模型I（长宽比为2）在x/D < 5区域内气膜绝热冷却效率较高，吹风比为1.0时在x/D < 17.35区域内气膜绝热冷却效率较高，吹风比为1.5时，在整个流向上都具有较高的气膜绝热冷却效率。由于气膜在展向的覆盖范围较大，超椭圆模型Ⅱ（长宽比为4）在3种不同的吹风比下相比于圆形孔模型和超椭圆模型I具有最佳的气膜绝热冷却效率，且吹风比越大，其优势越明显。

摘要:在简要描述燃油箱冲洗惰化工作过程的基础上，根据质量守恒方程，氧氮溶解逸出方程及气体通过孔口流动方程，建立了通用的多隔仓燃油箱数学模型，并给出了采用龙格库塔法求解的初始条件。选择一个具有4个隔仓燃油箱作为研究对象，并采用国产分离膜产生富氮气体，分别设计了单流和双流两种模式，对燃油箱进行冲洗惰化仿真计算，分析了燃油箱平均氧浓度和各个隔仓中氧浓度随飞行包线的变化关系。研究结果显示，两种模式均可以保证燃油箱上部气相空间平均氧浓度满足低于12%的要求。虽然单流模式较双流模式简单，但是单流模式中无法避免外界空气进入燃油箱，因此某些隔仓在俯冲下降阶段氧浓度会高于12%，而双流模式可在整个飞行阶段保证隔仓氧浓度不超标。

摘要:作为一种外形新颖的典型风敏感结构，直筒-锥段型钢结构冷却塔表面风荷载随机分布特性亟待研究。以国内拟建最高的某新型直筒-锥段型钢结构冷却塔（塔高189 m）为例，采用大涡模拟（Large eddy simulation，LES）方法对其进行风场数值模拟，获取了直筒和锥段两部分结构的外表面三维气动力时程。将平均和脉动风压系数分别与相关规范及国内外冷却塔实测及风洞试验结果进行对比，验证了数值模拟方法的有效性。进而提炼出此类直筒-锥段型钢结构冷却塔外表面平均、脉动和极值风荷载以及阻力系数等气动参数分布规律。最终给出了此类新型的直筒-锥段型钢结构冷却塔结构平均和极值风压估算公式及其分布曲线。

摘要:为了揭示气膜加热和气膜冷却两种方式在影响规律机制上的异同，通过数值计算研究了两种方式单排圆柱孔在典型吹风比下（0.5，1.0和1.5）的射流-主流相干特征，并分析了热气流-冷气流温度比变化对气膜绝热加热或冷却效率的影响。研究结果表明：在相同的吹风比下，在气膜加热方式下喷注射流向主流的穿透趋向更为显著，引起喷注射流抬离壁面并在气膜孔出口附近诱导出尺度更大的卵形涡对；当温度比接近于1时，气膜绝热加热效率与气膜绝热冷却效率差异较小，随着温度比偏离1的程度加剧，气膜绝热加热效率与气膜绝热冷却效率差异显著增大。

摘要:建立了微型摆式发动机（Micro internal combustion swing engine，MICSE）的计算模型，揭示了传热及其尺度效应对微型摆式发动机性能的影响机制。结果表明：壳体仅在一个较薄的热缓存层内与工质气体进行周期性热交换。在进气过程中，热缓存层对气体的传热会提高气体温度，从而降低进气质量和压缩比；在做功过程中，气体对热缓存层的传热减少做功，这两方面都会降低系统热效率。尺寸越小，进气气体在热缓存层传热下的温升越大，相对进气质量和压缩比越低；做功过程中的气体向热缓存层的传热量占燃气总化学能的比值越高。因此尺寸越小，传热效应增强，热效率越低。

摘要:为了比较激光点火和电火花点火的点火性能，在一带稳定器方形直管试验段上，利用电火花调能调频点火器和激光器分别进行点火试验，比较相同来流条件下的初始火核发展、点火极限和火焰传播。结果表明：两者的初始火核形状不同，电火花点火的初始火核呈圆弧形，而激光点火下呈瓣型。相同点火能量下，激光点火比电火花点火的贫油点火极限更宽；相同来流条件下，点火位置下游激光点火的火焰传播速度更快，并且在化学恰当比附近和来流速度为2.14 m/s的情况下，两种点火模式的火焰传播速度相差更大。

摘要:为了降低涡轮叶片温度以保证其安全性，采用实验方法对高阻塞比肋化通道内流动换热特性进行了测量。针对顺排和叉排两种肋化通道考察了多个主要影响因素对换热特性的影响规律，研究表明：（1）对于高阻塞比肋化通道，当流体在层流区域流动时，肋片对流体在通道内部对流换热的强化作用要明显高于湍流状态；（2）无论是顺排还是叉排肋化通道，当肋间距比为10时，其对应着最大的对流换热系数和最大的流阻损失；（3）在实验几何参数范围内，顺排肋化通道的对流换热系数和流阻系数均高于叉排通道；（4）在高阻塞比肋化通道中，流阻特性的变化规律和流动状态的转变规律基本与水力光滑通道相同。

摘要:湿空气透平（Humid air turbine，HAT）循环是当今最先进的燃气轮机循环之一，饱和器水温控制是HAT循环一种通过改变饱和器给水量维持进口水温的控制逻辑。基于上海交通大学HAT循环实验台建立HAT循环模型，分析饱和器水温控制对HAT循环系统稳态和动态性能的影响。仿真结果表明，饱和器水温控制可以提高系统变工况运行的效率。对于研究对象，系统效率在75%工况条件下提高0.071%。此外饱和器水温控制可以使得饱和器更快达到稳定，但对HAT循环系统功率调节特性的影响较小。

摘要:航空发动机燃烧室内流场结构直接影响燃油雾化、油气掺混以及燃烧性能，本文采用粒子图像速度仪（Particle image velocimetry，PIV）对某单头部基准燃烧室内的冷态流场和燃烧流场分别进行了试验测量。在冷态流场试验中，研究了进口空气流量变化对燃烧室内的流场结构、回流区尺寸大小变化的影响规律；而燃烧流场试验测量分别研究了进口空气流量和油气比变化对燃烧流场结构的影响。试验结果表明：由于下壁面中间主燃孔进气射流的强烈影响与挤压，导致旋流器出口处横向截面上的旋转气流不是一个完整的旋流气流；燃烧流场与冷态流场相比，其流场结构基本相似，但中心回流区宽度稍变瘦，随着油气比的增大，中心回流区逐渐变瘦，宽度变窄；随着油气比的增加，轴向速度逐渐变大、回流负速度变大；燃烧流场测量中，在燃烧室头部较好地捕捉到喷嘴喷出的油雾锥上油珠的速度大小。

摘要:为了提高热电元件的工作性能，在材料用量不变的前提下，提出了新型倾斜结构的热电元件。以常规的垂直型热电元件为参考，采用数值模拟的方法，通过控制热端温度、电流和冷热端温差等参量，对倾斜结构热电元件进行了多物理场耦合研究，重点讨论了倾斜角度对元件制冷性能的影响。结果表明：倾斜角度越大，热电元件冷端温度越低；在小功率条件下，制冷量和制冷系数随倾斜角度的增大而增大；最佳倾角范围是15°~30°；倾斜结构存在场强突变现象；倾斜结构更适用于微小型低功耗热电制冷设备。

摘要:涡轮机组合循环（Turbine based combined cycle，TBCC）发动机控制系统通信网络拓扑结构是其分布式控制系统方案设计的重要部分，优化网络拓扑结构可提高发动机推重比和控制系统可靠性。本文基于智能优化算法提出TBCC分布式控制系统网络拓扑结构优化方法。基于图论建立TBCC几何模型和网格模型，以重量和可靠性为优化性能指标，同时考虑发动机表面高温区域以及控制节点的工作可靠性，分别采用粒子群算法和遗传算法优化星形结构中智能中央节点位置、中央节点的环形拓扑结构，获得星形-环形混合拓扑结构。仿真实例表明，基于本文方法优化所得的混合拓扑结构相较于星形集中式控制结构，系统重量降低了51.9%。

摘要:建立了含初始矩形损伤的热防护系统（Thermal protection system，TPS）气动热分析的CFD数值模型，分析结果表明损伤区域侧壁出现了很高的热流密度峰值，并且迎风面侧壁峰值高于背风面，而损伤区域底部热流密度却很低。利用分析获得的热流密度建立了含损伤和无损伤TPS的有限元传热分析模型。分析结果表明：损伤的存在导致防热瓦最高温度急剧上升，超过其材料能承受的极限温度（1 500℃），防热瓦首先失效，而损伤对机体最高温度影响较小。最后进行了TPS损伤容限分析，在防热瓦极限温度约束下，外部热流密度最大值从100 kW/m²增加到140 kW/m²，矩形损伤宽度最大容许值从22.7 mm减小到12.6 mm，而弧形损伤宽度最大容许值从34.6 mm减小到25.1 mm，即随着外部热流密度最大值增加，损伤宽度的最大容许值降低，并且相同外部热流密度水平下弧形损伤宽度的最大容许值大于矩形损伤。

摘要:在分析平流层飞艇载荷舱传热特性和高空环境特性的基础上，提出了采用基于开放式二氧化碳制冷和冷板相结合的平流层飞艇载荷舱电子设备冷却方案。所提出的方案能避免单纯采用冷板散热所面临的制冷量不足的问题。同时，通过建立理论计算模型并结合VC++编程软件，获得了飞艇上升过程中所需要携带的二氧化碳的量的理论值，并分析了气瓶内二氧化碳的状态变化及造成制冷量损失的因素。结果表明：通过计算所得的理论量能够满足飞艇上升过程的制冷要求，且在低储存温度、大管径、低背压的情况下制冷量损失较小。该研究结果为平流层飞艇载荷舱电子设备的冷却提供技术参考。

摘要:提出基于扩张状态观测器（Extended state observer，ESO）与非奇异终端滑模（Nonsingular terminal sliding mode，NTSM）的车辆主动前轮转向控制。首先建立二自由度车辆模型计算车辆理想参考横摆角速度。其次以二自由度模型为基础设计扩张状态观测器与非奇异终端滑模控制器，扩张状态观测器能估计车辆状态与扰动，非奇异终端滑模控制器能对扰动进行补偿并输出控制量。最后在Matlab/Simlink中建立了扩张状态观测器与非奇异终端滑模控制器，采用CarSim非线性车辆模型进行仿真试验，研究了NTSM与PID控制器的闭环控制性能以及鲁棒性，并对两种控制器试验结果进行对比。结果表明，非奇异终端滑模控制的车主动前轮转向系统能有效改善车辆的操纵稳定性，控制器具有强抗干扰能力、良好的路径跟踪性能和鲁棒性，且优于PID控制器。

摘要:针对直升机旋翼CFD仿真的复杂性，提出了改进的适合于格心格式求解器的非结构嵌套网格算法。采用自适应网格技术在旋翼流场仿真的整个过程中进行网格的自适应加密和疏化操作，以更好地捕捉桨尖涡等流动细节。对于频繁的自适应过程中产生的大量重复点和无用点，采用了高效的交替数字树算法（Alternating digital tree，ADT）和标记-删除-移动算法（Mark，delete，move，MDM）进行删除，节约了不必要的存储。针对格心格式的求解器，采用了基于梯度的网格间插值方式，简化了网格间数值传递的复杂性，同时不降低求解器的精度。对Caradonna&Tung旋翼悬停算例和HLISHAPE 7A旋翼悬停算例进行了模拟验证，计算值与实验值吻合，表明本文建立的方法具有良好的鲁棒性和有效性。最后，与未采用自适应时求解器对桨尖涡的捕捉效果进行了对比，结果表明本文所采用的方法可以明显地提高求解器对桨尖涡的捕捉。

摘要:虚拟机动指令是飞翼无人机机动飞行的基础，是制导回路和控制回路必要的输入。为了生成合理虚拟机动指令，提出了优化基本航路-建立机动数据库-战场信息匹配输出的机动飞行航路生成方法。由于复杂的机动动作可由基本机动动作组合而成，本文以飞翼无人机基本机动飞行动作为优化研究对象，提出了以飞翼无人机控制量变化率为优化参数、航迹片段建立约束条件的无人机机动航路优化方法。其中，机动飞行控制量变化率体现了无人机控制能力的限制；航迹片段约束体现了航迹准确和操作柔和的要求，并对无人机的筋斗、滚桶、盘旋机动进行了优化计算，介绍了机动数据库建立的方法。最后，以机动目标跟踪和有人机追击为设定进行了仿真，结果显示所提方法有效。

摘要:高雷诺数状态下，自然层流技术（Natural laminar flow，NLF）是减小机翼表面湍流摩擦阻力的有效方法。然而由于层流翼面上大范围顺压梯度的存在使得后缘处的恢复压差更大，产生更强的激波。因此在减小摩擦阻力的同时又增加了激波阻力。本文采用后缘装置（Trailing edge device，TED）来控制翼型后缘处的激波强度，基于线性稳定性理论（Linear stability theory，LST）的eN方法对流动进行转捩判断，进而应用多岛并行多目标进化算法（multi-objective evolutionary algorithm，MOEA）以获得大范围层流区域和弱化激波强度为目标对翼型进行优化设计。优化结果表明合作均衡策略耦合进化算法可以快速地捕捉到该多目标问题的Pareto阵面解，阵面上翼型的波阻力和摩擦阻力性能较初始翼型大大改善。同时，采用后缘装置控制激波强度时，无论在设计点还是偏离设计点时，优化后翼型均具有良好的升阻力特性和鲁棒性。

摘要:从民用飞机的经济性、环保性、舒适性和适应性出发，运用层次分析法建立多级层次结构，形成民机总体方案的综合竞争力评价模型。给出了民机方案各性能指标的量化方法，将设计准则转化为具体的民机性能指标。引入多人评价机制，提高评价模型各层级权重分布的合理性。应用本文方法对两种大型客机总体方案进行了综合评价，结果表明该方法能明确地识别出竞争力较高的设计方案，且评价结果具有合理性。算例表明该综合评价模型可用于民机总体方案的优选。

摘要:水上飞机是能够在水面上起飞、降落、停泊的特种飞机，已广泛应用在军、民各个领域。以Y12E型陆基飞机改水上飞机为例，通过CFD理论计算手段结合风洞试验，研究改装引起的气动特性变化，并针对气动特性变化制定补偿方案，以满足规范要求。本文对陆基飞机改装水上飞机具有一定的参考价值。

摘要:机票定价是航空收益管理研究的一大核心和热点，对航空公司总收益有直接影响。为研究旅客需求受价格和时间两种因素影响下的定价问题，在基本连续动态定价模型的基础上，考虑旅客时变需求，研究和探讨了时变需求下动态定价模型的性质和相关定理，并进行了详细证明。该模型与非时变需求下的动态定价模型相比，某些性质和定理已不成立。此外，鉴于求解连续定价模型的复杂性，进一步探讨了价格集合为离散情况下的定价问题，并分别针对两等级票价以及多等级票价提出了有效的价格控制策略。最后，通过算例验证，对比分析了时变需求与非时变需求下的定价策略的有效性，结果表明前者能为航空公司带来更高的收益。