飞机气动设计 几何与优化PDF电子书下载

第1章 绪论 1

第2章 几何参数化：理论和实践 5

2.1 尺寸的意义 5

2.1.1 外形和尺寸的分离 5

2.1.2 无量纲系数 7

2.2 参数化几何 8

2.2.1 优化前检查 10

2.3 一个好的参数化几何需要什么：三个判据 12

2.3.1 简洁性 12

2.3.2 健壮性 12

2.3.3 灵活性 12

2.4 参数化机身：几何优化权衡实例 14

2.4.1 横截面参数化 14

2.4.2 机身横截面优化：实例 17

2.4.3 参数化三维机身 21

2.5 关于固定翼类飞机几何模型的全面观察 22

2.6 必要的灵活性 23

2.7 设计过程中参数化几何的地位 24

2.7.1 优化：目标函数的分级 24

2.7.2 优化目标 25

2.7.3 优化方法选择 28

2.7.4 逆向设计 29

第3章 曲线 32

3.1 圆锥曲线和贝塞尔曲线 32

3.1.1 投影几何构造的圆锥曲线 32

3.1.2 参数化伯恩斯坦圆锥曲线 34

3.1.3 有理圆锥曲线和贝塞尔曲线 38

3.1.4 贝塞尔曲线特性 39

3.2 贝塞尔样条 40

3.3 Ferguson曲线 42

3.4 B样条曲线 46

3.5 节向量 48

3.6 非均匀有理基本样条曲线 49

3.7 曲线参数化在Rhino中的实现 53

3.8 曲线优化 54

第4章 曲面 56

4.1 放样、转化和孔斯曲面 56

4.2 贝塞尔曲面 59

4.3 B样条和非均匀有理基本样条曲面 63

4.4 自由形态变形 65

4.5 曲面参数优化在Rhino中的实现 71

4.5.1 非均匀有理基本样条曲面 71

4.5.2 自由形态变形 74

4.6 曲面优化 77

第5章 翼型设计：基本原理 78

5.1 定义、惯例、分类和描述 78

5.2 “非分类”翼型 79

5.2.1 低速翼型 79

5.2.2 亚声速翼型 80

5.2.3 跨声速翼型 80

5.2.4 超声速机翼 80

5.2.5 自然层流翼型 81

5.2.6 多元机翼 82

5.2.7 变形和灵活翼型 83

5.3 传统翼型设计 83

5.4 传统翼型定义 84

5.5 传统翼型处理：实用入门 86

5.6 翼型家族对应的参数 87

第6章 传统翼型家族 88

6.1 NACA四位数翼型 88

6.1.1 单变量变厚度分布 89

6.1.2 双变量弧线 89

6.1.3 建立翼型 90

6.1.4 命名 90

6.1.5 一个缺点和两个补救方法 91

6.1.6 点的分布：采样密度变化和尖峰 92

6.1.7 MATLAB？实现 93

6.1.8 OpenNURBS／Rhino-Python实现 95

6.1.9 应用 96

6.2 NACA五位数剖面 98

6.2.1 三变量弧形曲线 98

6.2.2 系统命名与实现 99

6.3 NACA SC家族 101

6.3.1 SC（2） 102

第7章 翼型参数优化 105

7.1 复杂变换 105

7.1.1 茹科夫斯基翼型 105

7.2 一对Ferguson样条线能表示一个翼型吗？ 107

7.2.1 简单的参数翼型 107

7.3 Kulfan类和形函数变换 109

7.3.1 通用翼型 109

7.3.2 传统翼型变换 111

7.3.3 近似精度 113

7.3.4 Kulfan变换用做滤波器 115

7.3.5 计算的实现 117

7.3.6 优化中的类和形函数变换：全局与局部搜索 119

7.3.7 捕捉翼型家族共同特性 120

7.4 其他构造方法：过去、现在和未来 122

第8章 平面图形参数化设计 123

8.1 展弦比 123

8.1.1 诱导阻力 125

8.1.2 结构效应 127

8.1.3 机场适应性 127

8.1.4 操纵 128

8.2 梢根比 129

8.3 前／后掠 129

8.3.1 术语 129

8.3.2 跨声速飞行中的后掠 131

8.3.3 超声速飞行中的后掠角 133

8.3.4 前掠角 134

8.3.5 变后掠 135

8.3.6 后掠翼“变长” 136

8.4 机翼面积 137

8.4.1 机翼面积的约束 137

8.5 平面图设计 141

8.5.1 从草图到几何外形 141

8.5.2 比例系数简介：一个设计启发和简单的例子 142

8.5.3 复杂外形和附加比例系数 143

8.5.4 翼展方向弦长变化 144

第9章 三维机翼合成 147

9.1 基本变量 147

9.1.1 扭转 147

9.1.2 上反角 148

9.2 坐标系 151

9.2.1 笛卡儿坐标系 151

9.2.2 机翼边界，曲线维度 151

9.3 无量纲机翼合成 152

9.3.1 例子：混合盒形机翼 153

9.3.2 例：混合小翼参数化 157

9.4 机翼几何尺寸研究：客机机翼互换设计实例 159

9.5 间接机翼几何比例 165

第10章 设计灵敏性 167

10.1 灵敏性分析的有限差分法 167

10.2 求导算法 168

10.2.1 正切前向递推 169

10.2.2 逆向模式 171

10.3 例：从翼型控制点求导到升力系数 174

10.4 逆向设计例子 179

第11章 基本翼型分析实例 182

11.1 使用Python创建.dat和.in文件 184

11.2 从Python运行XFOIL 185

第12章 人力飞机机翼设计：气动外形优化案例研究 188

12.1 限制 189

12.2 平面图设计 190

12.3 翼剖面设计 190

12.4 优化 190

12.4.1 NACA四位数机翼 191

12.4.2 Ferguson样条机翼 193

12.5 改进设计 196

第13章 后记：拓扑学面临挑战 199