航天器数字化设计基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:陈月根

出品人:

页数:452

译者:

出版时间:2010-3

价格:50.00元

装帧:

isbn号码:9787504655646

丛书系列:

图书标签:

• 航天器
• 数字化设计
• 计算机辅助设计
• CAD
• 系统工程
• 建模
• 仿真
• 控制
• 嵌入式系统
• 航空航天

《现代交通工具空气动力学优化设计》 本书旨在深入探讨现代交通工具在设计过程中如何通过空气动力学优化来提升性能、降低能耗并增强安全性。我们将从空气动力学的基本原理出发，逐步引入复杂的气流模拟技术和先进的设计方法，为读者提供一个全面而系统的知识框架。 第一部分：空气动力学基础与交通工具关联 流体力学基本概念回顾： 本章将简要回顾流体力学中的核心概念，包括流体性质、压力、速度、粘性、势流理论以及不可压缩流和可压缩流的特性。这些基础知识是理解后续内容的关键。 空气动力学基本原理： 重点介绍伯努利原理、牛顿第三定律在空气动力学中的应用，以及升力、阻力、侧向力、力矩等基本空气动力学力的产生机制。我们将详细解析这些力与交通工具外形、运动状态之间的内在联系。 交通工具的气动特性概述： 分析不同类型交通工具（如汽车、飞机、高铁、船舶）在其运行过程中所面临的主要气动挑战。例如，汽车在高速行驶时产生的风噪和升力，飞机在高空飞行的巡航效率，高铁的“吐笛效应”和轨道空气动力学，以及船舶在水面或水下的流体动力学特性。 风洞测试与实验方法： 介绍风洞作为空气动力学研究重要工具的原理、分类及其在交通工具设计中的应用。我们将讨论模型制作、数据采集、结果分析以及风洞实验的局限性，并探讨与计算流体力学（CFD）的结合。 第二部分：计算流体力学（CFD）在设计中的应用 CFD基础理论与数值方法： 讲解求解流体力学方程组（Navier-Stokes方程）的数值方法，包括有限差分法、有限体积法和有限元法。介绍网格生成、离散化、求解器选择以及收敛性分析等关键步骤。 CFD前处理： 详细阐述几何建模、网格划分（结构网格、非结构网格、混合网格）以及边界条件设置（速度入口、压力出口、壁面条件等）在CFD分析中的重要性，以及各种技术如何影响计算精度和效率。 CFD求解与后处理： 讨论求解算法的选择、迭代过程以及收敛判断。重点介绍后处理技术，包括可视化（流线、等值面、矢量图）、定量分析（升阻力系数、压力分布、速度剖面）以及数据导出和处理。 湍流模型及其选择： 深入探讨湍流现象及其对交通工具气动性能的影响。介绍常见的湍流模型，如RANS（雷诺平均纳维-斯托克斯方程）模型（k-ε, k-ω系列）、LES（大涡模拟）和DNS（直接数值模拟），并分析它们在交通工具气动设计中的适用性与优缺点。 CFD在交通工具气动设计中的案例研究： 通过具体案例展示CFD在汽车尾翼设计、飞机翼型优化、高铁车头减阻、船舶船体优化等方面的应用，分析如何利用CFD结果指导设计改进。 第三部分：交通工具空气动力学优化设计方法 气动外形设计原则： 讲解如何根据气动性能需求，结合交通工具的结构、功能和美学要求，进行气动外形设计。例如，汽车的流线型设计、飞机的翼身融合、高铁的低阻力车身、船舶的减阻船体。 减阻与增升技术： 详细介绍各种减阻（如光滑化、减小迎风面积、采用低阻力材料、气动缭绕）和增升（如翼型设计、襟翼、副翼、喷气襟翼）的技术及其在不同交通工具上的应用。 操稳性气动控制： 分析空气动力学如何影响交通工具的操纵稳定性和安全性。讨论舵面、扰流板、导流板等控制装置的设计及其对车辆、飞机、船舶的控制作用。 气动噪声控制： 探讨交通工具产生的气动噪声来源（如边界层分离、尾流干扰、表面粗糙度）以及相应的降噪设计方法，如优化表面光滑度、改进缝隙设计、采用吸音材料等。 集成化设计与多目标优化： 介绍如何将空气动力学设计与其他性能指标（如结构强度、轻量化、制造成本、燃油经济性）进行集成，并运用多目标优化算法（如遗传算法、粒子群优化）来寻找最优设计方案。 先进气动设计技术展望： 讨论生物仿生学在气动设计中的启示，智能蒙皮、主动流动控制等前沿技术在未来交通工具设计中的潜力。 第四部分：现代交通工具的气动设计实例分析 汽车空气动力学设计： 深入分析汽车低风阻设计、下压力产生、侧风稳定性、进气口优化、散热设计等关键环节，结合具体车型案例进行剖析。 飞机空气动力学设计： 重点阐述翼型设计、机翼布局、机身形状、起落架收放影响、高升力装置等在提升飞行性能、降低油耗和改善操稳性中的作用。 高速铁路空气动力学设计： 剖析高速列车在进入隧道、驶出隧道、邻近列车等工况下的气动压力波，以及车身气动噪声的控制策略。 船舶与海洋工程气动/流体动力学设计： 探讨船体形状优化、减阻涂层、船用推进器设计、水翼船、地效翼船等技术，以及海洋平台在风浪作用下的流体动力学响应。 本书力求通过理论讲解、数值模拟方法介绍和大量实例分析，为工程师、研究人员以及对交通工具设计感兴趣的学生提供一套扎实的空气动力学设计理论与实践指导。读者在掌握本书内容后，将能够更深入地理解现代交通工具设计中空气动力学的核心作用，并具备运用先进技术进行性能优化的能力。

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