本教材根據(jù)作者開設(shè)的設(shè)計空氣動力學(xué)課程大綱編寫，分為空氣動力學(xué)設(shè)計基礎(chǔ)和空氣動力學(xué)設(shè)計案例兩大部分，重點介紹了空氣動力學(xué)設(shè)計的三大基礎(chǔ)知識——參數(shù)化建模方法、流動機理分析和現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計理論與方法，以及現(xiàn)代飛機和航空發(fā)動機的設(shè)計案例。
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目錄
序
前言
第1章 緒論1
1.1 空氣動力學(xué)設(shè)計的發(fā)展1
1.1.1 數(shù)值模擬1
1.1.2 氣動設(shè)計的新要求2
1.2 空氣動力學(xué)設(shè)計的基本內(nèi)容3
1.2.1 設(shè)計對象：幾何模型3
1.2.2 空氣動力學(xué)設(shè)計的基本要素：設(shè)計目標(biāo)5
1.2.3 空氣動力學(xué)設(shè)計的基本要素：設(shè)計約束7
1.2.4 設(shè)計方法7
1.3 飛機空氣動力學(xué)設(shè)計8
1.3.1 氣動設(shè)計在飛機設(shè)計中的地位8
1.3.2 飛機氣動設(shè)計的任務(wù)9
1.4 航空發(fā)動機空氣動力學(xué)設(shè)計10
1.4.1 航空發(fā)動機氣動設(shè)計在飛機設(shè)計中的地位11
1.4.2 航空發(fā)動機氣動設(shè)計的要求11
1.5 本章習(xí)題11
第2章 空氣動力學(xué)設(shè)計基礎(chǔ)Ⅰ：幾何建模13
2.1 二維參數(shù)化建模方法13
2.1.1 NURBS曲線13
2.1.2 Hicks-Henne方法15
2.1.3 PARSEC方法16
2.1.4 CST方法17
2.1.5 基于奇異值分解的本征正交分解(SVD-POD)法18
2.1.6 二維參數(shù)化建模方法小結(jié)20
2.2 三維參數(shù)化建模方法20
2.2.1 參數(shù)化曲線放樣方法20
2.2.2 NURBS曲面22
2.2.3 三維CST方法24
2.2.4 自由曲面變形方法25
2.2.5 三維參數(shù)化建模方法小結(jié)26
2.3 參數(shù)化建模方法最新進展26
2.3.1 CST參數(shù)化方法的改進27
2.3.2 FFD參數(shù)化方法的改進29
2.3.3 納入氣動參數(shù)的參數(shù)化方法(PAERO方法)31
2.4 本章習(xí)題32
第3章 空氣動力學(xué)設(shè)計基礎(chǔ)Ⅱ：流動分析與優(yōu)化目標(biāo)33
3.1 網(wǎng)格生成技術(shù)33
3.1.1 結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成方法34
3.1.2 非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成方法36
3.1.3 特殊網(wǎng)格38
3.1.4 網(wǎng)格變形40
3.2 數(shù)值模擬方法44
3.2.1 控制方程45
3.2.2 離散格式46
3.2.3 湍流模型52
3.3 復(fù)雜流動機理分析59
3.3.1 分離流59
3.3.2 旋渦流動63
3.3.3 轉(zhuǎn)捩與湍流65
3.3.4 激波邊界層干擾69
3.4 試驗驗證73
3.4.1 總體性能驗證方法73
3.4.2 典型流動現(xiàn)象驗證74
3.5 本章習(xí)題76
第4章 空氣動力學(xué)設(shè)計基礎(chǔ)Ⅲ：設(shè)計理論、方法與策略79
4.1 優(yōu)化設(shè)計理論基礎(chǔ)79
4.1.1 設(shè)計要素79
4.1.2 優(yōu)化設(shè)計問題的分類81
4.1.3 最值和極值的概念83
4.1.4 收斂的概念84
4.2 正設(shè)計方法86
4.2.1 優(yōu)化算法86
4.2.2 代理模型105
4.3 反設(shè)計方法126
4.3.1 引言126
4.3.2 反設(shè)計方法簡介126
4.3.3 基于性能指標(biāo)和流場分布的反設(shè)計方法128
4.4 先進的人工智能方法131
4.4.1 基于人工智能的尋優(yōu)方法131
4.4.2 基于人工智能的代理模型141
4.5 設(shè)計策略147
4.5.1 兩輪優(yōu)化設(shè)計策略147
4.5.2 多點優(yōu)化策略148
4.5.3 魯棒設(shè)計策略150
4.5.4 納什均衡與多目標(biāo)氣動優(yōu)化152
4.6 優(yōu)化設(shè)計的實現(xiàn)過程案例[282]162
4.7 本章習(xí)題165
第5章 現(xiàn)代飛機氣動設(shè)計案例168
5.1 總體氣動布局168
5.1.1 總體氣動布局的意義168
5.1.2 典型布局形式的分類和特點169
5.2 翼型172
5.2.1 翼型的參數(shù)及分類173
5.2.2 翼型氣動特性與各參數(shù)間的聯(lián)系176
5.2.3 翼型氣動特性與飛機性能的聯(lián)系179
5.2.4 翼型設(shè)計案例179
5.3 超臨界機翼183
5.3.1 超臨界翼型183
5.3.2 超臨界機翼的三維構(gòu)型和主要參數(shù)187
5.3.3 超臨界機翼設(shè)計準(zhǔn)則193
5.3.4 超臨界機翼設(shè)計案例194
5.3.5 先進機翼減阻方法198
5.4 機翼-吊掛-短艙一體化設(shè)計203
5.4.1 概述203
5.4.2 發(fā)動機短艙-機翼相對位置204
5.5 翼身融合體207
5.5.1 翼身融合體的概念207
5.5.2 翼身融合體的研究與應(yīng)用208
5.5.3 翼身融合體的特點211
5.5.4 翼身融合構(gòu)型集成設(shè)計實例213
5.6 分布式推進飛行器215
5.6.1 分布式推進飛行器的基本概念和原理215
5.6.2 分布式推進飛行器的多學(xué)科優(yōu)化216
5.6.3 未來分布式推進飛行器的發(fā)展方向和挑戰(zhàn)217
5.7 乘波體設(shè)計217
5.7.1 乘波體基本概念218
5.7.2 常見的幾種設(shè)計方法219
5.8 本章習(xí)題222
第6章 航空發(fā)動機設(shè)計案例223
6.1 短艙223
6.2 風(fēng)扇226
6.3 壓氣機233
6.3.1 流道設(shè)計234
6.3.2 葉片設(shè)計235
6.4 短艙-風(fēng)扇跨部件內(nèi)外流一體化氣動分析238
6.5 本章習(xí)題243
參考文獻244
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