本書面向現(xiàn)代飛行器面臨的非定�？諝鈩恿栴}，主要介紹飛行器非定�？諝鈩恿�(shù)值計算、設計優(yōu)化方法與技術。全書分為9章，第1章主要介紹非定�？諝鈩恿τ嬎闩c優(yōu)化的概念和研究進展；第2章和第3章闡述非定�？蓧嚎s、不可壓縮空氣動力有限體積數(shù)值解算方法；第4章和第5章介紹非結(jié)構(gòu)動態(tài)網(wǎng)格變形方法和非結(jié)構(gòu)動態(tài)嵌套網(wǎng)格技術；第6章為飛行器非定�？諝鈩恿�(shù)值仿真應用；第7章推導和建立非定常離散伴隨敏感性導數(shù)計算式，構(gòu)建非定常流場離散伴隨方程和網(wǎng)格離散伴隨方程的求解策略；第8章闡述基于伴隨誤差分析的直角網(wǎng)格自適應加密技術及應用等。
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目錄
第1章緒論1
1.1飛行器非定�？諝鈩恿栴}1
1.1.1飛行器氣動彈性動力學問題1
1.1.2戰(zhàn)機大迎角機動飛行1
1.1.3多體分離非定�？諝鈩恿栴}2
1.1.4旋翼/螺旋槳等非定常空氣動力問題2
1.1.5仿生撲翼非定�？諝鈩恿W3
1.2計算空氣動力學概述4
1.2.1計算空氣動力學的概念和作用4
1.2.2計算空氣動力學方法概述5
1.2.3計算空氣動力學網(wǎng)格技術概述9
1.3非定�？諝鈩恿υO計優(yōu)化技術及發(fā)展13
1.4本書主要內(nèi)容16
參考文獻17
第2章非定常可壓縮空氣動力有限體積數(shù)值解法22
2.1非定�？諝鈩恿刂品匠�22
2.1.1非定常NS方程22
2.1.2控制方程無量綱化23
2.1.3幾何守恒定律25
2.2雙時間步推進與偽時間導數(shù)預處理26
2.3控制方程離散27
2.3.1有限體積法空間離散27
2.3.2時間離散28
2.4對流通量計算29
2.5梯度重構(gòu)30
2.5.1格林高斯法30
2.5.2最小二乘法31
2.5.3限制器32
2.6黏性通量33
2.7顯式格式迭代求解33
2.8隱式格式迭代求解34
2.8.1離散方程線性化處理34
2.8.2雅可比矩陣35
2.8.3線性方程組求解37
2.9邊界條件及邊界通量雅可比矩陣39
2.9.1物面邊界39
2.9.2對稱面邊界41
2.9.3其他邊界條件42
2.10湍流模型44
2.10.1Spalart-Allmaras湍流模型45
2.10.2k-ω SST湍流模型47
2.11氣動力計算49
2.12非定常流場并行求解50
2.12.1分布式并行計算策略50
2.12.2非結(jié)構(gòu)并行求解器構(gòu)建51
參考文獻54
第3章非定常不可壓空氣動力有限體積數(shù)值解法58
3.1不可壓流控制方程58
3.1.1微分形式方程58
3.1.2無量綱化59
3.1.3虛擬壓縮法與雙時間步60
3.1.4積分形式方程61
3.1.5幾何守恒定律61
3.2流體控制方程離散求解62
3.2.1方程離散62
3.2.2對流通量62
3.2.3隱式格式迭代求解64
3.3邊界條件67
3.3.1物面邊界67
3.3.2對稱面邊界69
3.3.3基于特征變量的入流出流邊界條件69
參考文獻72
第4章非結(jié)構(gòu)動態(tài)網(wǎng)格變形方法74
4.1網(wǎng)格整體剛體運動75
4.2彈簧模型網(wǎng)格變形77
4.3線彈性體模型網(wǎng)格變形77
4.3.1控制方程78
4.3.2方程離散79
4.3.3線性化處理79
4.4徑向基函數(shù)網(wǎng)格變形方法80
4.4.1RBF基本原理81
4.4.2減小計算量的貪婪算法83
4.5Delaunay圖映射網(wǎng)格變形方法85
4.5.1Delaunay圖映射網(wǎng)格變形基本原理86
4.5.2改進Delaunay圖映射方法87
4.5.3原方法與改進方法生成動網(wǎng)格的質(zhì)量和效率的比較90
4.6組合網(wǎng)格變形方法92
4.6.1SPR-DGM92
4.6.2RBF-DGM96
參考文獻98
第5章非結(jié)構(gòu)動態(tài)嵌套網(wǎng)格技術100
5.1網(wǎng)格生成與分層管理101
5.2嵌套網(wǎng)格隱式“挖洞”102
5.3宿主單元搜索算法105
5.3.1逆映射方法105
5.3.2蛇行搜索法107
5.3.3交替數(shù)字樹（ADT）方法107
5.3.4幾種宿主單元搜索算法的比較111
5.4嵌套邊界優(yōu)化112
5.5網(wǎng)格間的插值115
5.6嵌套網(wǎng)格并行裝配數(shù)據(jù)通信策略115
5.7物面距計算117
5.7.1常用物面距計算方法117
5.7.2物面距陣面推進并行計算方法118
5.8可變形動態(tài)嵌套網(wǎng)格方法126
5.9動態(tài)嵌套網(wǎng)格的幾個示例128
參考文獻130
第6章飛行器非定�？諝鈩恿�(shù)值仿真應用133
6.1飛行器多體分離問題133
6.1.1機翼掛架外掛物模型134
6.1.2復雜構(gòu)型戰(zhàn)機外掛武器投放136
6.1.3高速無人機內(nèi)埋武器分離138
6.1.4二級入軌飛行器級間分離143
6.2直升機旋翼機身氣動干擾問題150
6.2.1GIT旋翼機身模型151
6.2.2ROBIN模型154
6.2.3高速直升機構(gòu)型155
6.3撲翼非定�？諝鈩恿W研究159
6.3.1柔性撲翼推力機制研究160
6.3.2蜻蜓撲翼非定�？諝鈩恿C制162
6.3.3仿生撲翼飛行器非定常氣動特性171
6.4飛行器拖曳系統(tǒng)173
6.4.1CFD-MBD耦合數(shù)值建模方法174
6.4.2空中加油軟管錐套平衡位置計算183
6.4.3無人機空中回收過程188
6.5其他應用192
6.5.1起落架/艙門收放過程192
6.5.2螺旋槳/機翼氣動干擾194
6.5.3自旋尾翼導彈197
參考文獻199
第7章非定常離散伴隨敏感性導數(shù)求解方法202
7.1時均目標函數(shù)202
7.2敏感性導數(shù)離散伴隨計算式推導205
7.3流場離散伴隨方程求解210
7.4網(wǎng)格離散伴隨方程求解214
7.4.1靜態(tài)網(wǎng)格215
7.4.2剛體運動網(wǎng)格216
7.4.3變形網(wǎng)格217
7.5離散伴隨方程逆向積分求解策略218
7.5.1全局時間逆向求解法218
7.5.2局部時間逆向求解法220
7.6敏感性導數(shù)計算驗證226
7.6.1NACA0012翼型定常無黏跨聲速繞流226
7.6.2RAE2822翼型定常黏性跨聲速繞流227
7.6.3NACA64A010翼型非定常湍流強迫俯仰運動229
參考文獻232
第8章基于伴隨誤差分析的網(wǎng)格自適應加密技術235
8.1流體控制方程及求解237
8.2伴隨誤差分析238
8.2.1目標函數(shù)238
8.2.2伴隨方程的建立與求解238
8.2.3伴隨誤差修正239
8.2.4誤差估計240
8.3直角網(wǎng)格自適應策略241
8.3.1初始直角網(wǎng)格生成241
8.3.2基于流場特征的網(wǎng)格自適應247
8.3.3基于伴隨的網(wǎng)格自適應248
8.4離散伴隨網(wǎng)格自適應在超聲速聲爆預測上的應用250
8.4.1超聲速民機聲爆預測問題250
8.4.2典型算例驗證251
8.4.3發(fā)動機短艙布局對聲爆強度的影響研究259
8.5本章小結(jié)268
參考文獻269
第9章基于非定常離散伴隨的氣動外形優(yōu)化273
9.1離散伴隨氣動外形優(yōu)化設計框架273
9.2參數(shù)化建模274
9.2.1自由變形法（FFD）274
9.2.2類形函數(shù)變換法（CST）280
9.3基于梯度的優(yōu)化算法288
9.3.1常見的基于梯度的無約束優(yōu)化算法288
9.3.2序列二次規(guī)劃算法289
9.4離散伴隨外形優(yōu)化設計示例292
9.4.1翼型跨聲速減阻設計292
9.4.2翼型大攻角分離流動減阻設計294
9.4.3升沉俯仰翼型推進系數(shù)優(yōu)化設計297
9.4.4機翼強迫俯仰運動減阻設計300
參考文獻304
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