有限元仿真技术为“乘波体”设计优化和控制提供有价值的工具和方法

激波升力不太好理解，因为空气中的激波是一道厚度非常薄的空气压缩面，不过我们可以将其用快艇在水面上高速行驶时，水面托起快艇底部的模式来理解激波对乘波体的升力作用。低音速的飞机如果要用激波升力的话，在机翼外围会有向下的小翼，比如美国的XB-70（女武神），这架飞机的识别度很高，见过就不会忘记。

但在高超音速领域的乘波体不需要这种模式，因为斜激波形成的升力已经足够，不再需要用特别设计的向下弯曲的翼尖小翼设计来增升。在这里必须要说明下，无论是乘波体还是轴对称，但在空气动力学概念中其实都属于乘波体，因为这俩都是“御波而行”的！

其实，轴对称的经过特殊修型的“圆锥体”其实也是乘波体，飞行中也是依靠激波增升的，只不过这种乘波体的升阻比要比DF-17的这种乘波体要小得多，所以这种滑翔体的射程要小一些，并且在飞行过程中水平和垂直机动的范围也非常有限。

目前大家都在追求"乘波体"，但架不住轴对称的“乘波体”难度相对比较低，当然研发成本就相对也比较低了，所以率先装备的往往都是轴对称类型。

乘波体在气动、结构、耐高温材料、噪声等方面都面临着设计上的极大难题，所以在乘波体领域，仿真技术的应用十分广泛。以下是几个典型的仿真应用：

（1）流体动力学仿真：乘波体的流体动力学是乘波体研究的核心内容之一，通过计算流体力学（CFD）仿真，可以对乘波体的流场进行详细的分析和预测，帮助研究人员深入了解乘波体与流体的相互作用和动力学行为，包括激波、压力分布、涡旋等。

（2）结构力学仿真：乘波体的结构响应对于乘波体设计和使用的安全性和可靠性至关重要，通过有限元分析（FEA）等仿真方法，可以模拟和预测乘波体在外界荷载下的应力、变形和振动等结构动态响应，这对于乘波体的结构优化、疲劳分析和强度验证具有重要意义。

（3）气动声学仿真：乘波体运动会产生与之相关的气动声学效应，通过声学仿真技术，如计算声学（CAA）仿真，可以模拟和分析乘波体产生的声波、声压级、声辐射以及其对周围环境的影响，这对于乘波体噪声控制和环境影响评估具有重要意义。

（4）控制系统仿真：在乘波体控制系统的设计和优化中，仿真技术可以模拟和评估不同控制策略的效果，例如，通过建立乘波体数学模型和运动仿真模型，可以设计和测试不同的控制算法，以改善乘波体的稳定性、飞行性能和姿态控制等方面。

（5）多物理场耦合仿真：乘波体研究往往涉及多个物理场的耦合问题，如流体-结构相互作用、热-流体相互作用等，通过多物理场耦合仿真，可以模拟和分析这些复杂的物理过程。这有助于更全面地理解乘波体系统的行为和性能，并指导进一步的优化和改进。

三、飞行器设计仿真学习月

总之，仿真在乘波体领域的应用可以帮助研究人员和工程师更好地理解和预测乘波体的行为和响应，为乘波体设计、优化和控制提供有价值的工具和方法。自2023年8月16日起，仿真秀2023飞行器设计仿真学习月正式启动。特邀飞行器行业科研工作者、资深工程师一起分享飞行器设计仿真分析应用技术和个人宝贵经验。

内容涵盖：总体设计、 空气动力学、电磁光学、结构力学、流固耦合、复合材料 、试验与仿真、优化设计、气动噪声和飞行控制等多个方向的内容，欢迎飞行器相关专业理工科学子、工程师和科研工作者一起线上交流，共同攻关技术难点，服务国家重大需求。

报告时间：2023年8月23日 20时

报告内容：主讲人会介绍气动布局的确定经验，设计手段-试验与CFD仿真，还有CFD的意义建立在精准之上和复杂气动布局飞行器案例分析。最后会对CFD技术发展趋势进行展望，欢迎同行交流和讨论。

报名观看：

扫码观看支持回放

报告时间：2023年8月26日 19时30分

主讲嘉宾：CAE从业者，仿真秀优秀讲师，985高校力学专业毕业，现从事于航天行业任高级工程师，具有汽车结构/电子/电机/控制器/减速器的8年项目分析经验，具有Hypermesh培训经验，擅长各种产品的温升分析，电机/控制器冷却水道仿真与优化，减速器润滑仿真分析和各种结构刚强度分析等，在CAE仿真领域具备丰富的项目实操经验。

报告观看：

扫码观看支持回放

主讲内容：报告首先介绍飞行器气动分析方法，包括CFD分析方法和飞行器气动性能评价指标；其次，介绍讲解飞行器隐身分析方法，涵盖隐身分析方法和简单案例展示；最后讲解基于Isight平台的多学科优化流程搭建，可以学习到优化流程搭建方法和代理模型构建方法，优化步骤等。

报告观看：

扫码观看支持回放

报告安排：《助力国产CFD—非结构网格CFD方法详解》

报告时间：2023年8月16日 19时30分

主讲嘉宾：杨小权，仿真秀特邀专家、上海大学教授、博士生导师，力学系副主任，上海市教委创新团队层流减阻与控制方向带头人。复旦大学博士，中国商飞和北京航空航天大学联合培养博士后，美国NCSU访问学者，中国空气动力学学会CFD专委会与亚跨超声速专委会委员，AIA、空气动力学、实验流体力学、吉林大学学报工学版等青年编委。主持科研项目27项，在AST、POF、AIAA J等期刊发表期刊论文32篇。开发复杂流场CFD软件

报告内容：针对非结构网格有限体积方法和间断伽辽金有限元方法求解复杂构型湍流时鲁棒性差的难题，发展了紧致梯度重构有限体积方法；发展了鲁棒高效的隐式高阶DG方法；发展了两步四阶时空耦合方法等，使用典型算例验证了方法的收敛性和计算精度，为国产CFD软件的研发提供强有力的技术支撑，具有重要的工程实用价值。

扫码回看：

扫码观看支持回放

报告时间：2023年8月19日 19时30分

主讲嘉宾：周杰，仿真秀优秀讲师、四川大学物理学博士，意大利技术研究院联合培养博士。擅长COMSOL Multiphysics 软件，从大一学习COMSOL到博士毕业以及现在参加工作这十多年来长期从事多物理场仿真工作研究，在模拟电磁效应、结构力学、声学振动、流体流动、传热传质、化学反应等多物理场协同仿真领域积累了大量的经验，并多次到清华，北大，北航、电子科大等高校进行多物理场仿真培训。

报告内容：介绍多物理场仿真在飞行器电磁和光学中的应用及多场耦合中的电磁和光学分析方法。重点介绍基于COMSOL的飞行器电磁和光学的仿真要素讲解，包括电磁场边界条件和域条件设置要点和频率选择表面周期性互补开口谐振环案例演示。最后介绍飞行器电磁和光学的多物理场分析，包括电磁-结构-传热多场耦合求解设置要点和多场耦合分析对电磁性能的影响等。

扫码回看：

扫码观看支持回放

未完待续，最新直播安排请关注仿真秀官网直播板块预告。

（完）