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题目:飞机水上迫降的数值分析

关键词:适航性;水上迫降;数值模拟;入水冲击

  摘要


    随着飞机的跨水飞行变得越来越普遍,对水上迫降的研究也变得越来越重要,并且已经成为适航性认证的一方面。国内对该问题的研究起步较晚,希望本文的研究工作可以为工程实际提供一定的参考。
    水上迫降问题属于结构体入水冲击问题,本文运用VOF 方法对自由液面进行模拟,UDF 和动网格技术定义物体的运动,借助FLUENT 流体计算软件进行数值研究。
    在阅读相关文献的基础上,对二维结构体的入水冲击过程展开了研究,包括楔形体和圆柱两种。研究的内容包括入水冲击过程中的速度变化,模型表面的峰值压强及峰值压强系数,某时刻沿模型表面的压强系数分布,计算模型受到的冲击力与冲击力系数和某时刻流场中自由液面等。将本文的计算结果与相关文献中的结果进行对比,证明了本文对二维结构体入水的数值模拟是有效的。
    然后本文对A380 飞机计算模型进行了数值建模,模型简化处理,并展开水上迫降的数值研究。研究的思路是将计算模型的初始姿态角作为唯一控制变量,讨论飞机的最佳迫降姿态。本文研究了5 度、10 度、15 度和20 度四种初始姿态角入水的计算模型,讨论了不同姿态角下飞机表面受到的冲击力,峰值压强,速度变化和角速度变化等。从整体来看,飞机以10 度初始姿态角入水是四种情况中最佳的。
    本文还对研究过程中遇到的一些问题给出讨论与解答,对研究者来说,这部分内容是非常重要的,值得积累与分享。