Aerodynamic Significance of Mass Distribution on Samara Descent
本研究通过操纵板上的质量分布模拟翅果下降，实验识别出四种飞行模式并数值分析三维涡旋结构，揭示了策略性质量分布利用涡旋增强种子散播的机制，为仿生飞行器设计提供新视角。
2024-11-13 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Unsteady airfoil aerodynamics in attached flow: From unsteady thin airfoil theory to wind turbine application
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
该研究针对风力机附着流非定常空气动力学，将其转化为BEM、LL、AL方法的气动力系数，经案例验证可提升计算精度，明确了关键建模选择与误差来源。
2026-08-31 physics.flu-dyn
A Residual Learning Approach for Unsteady Aerodynamic Load Prediction
University of Michigan（密歇根大学）
本文以NLR 7301翼型为对象，采用LSTM神经网络，通过残差学习方法学习CFD升力与Wagner模型预测值的差值，其泛化能力优于直接预测CFD升力的神经网络，可用于增强经典低阶气动力理论。
2026-08-19 cs.LG physics.flu-dyn
Unsteady aerodynamic theory for membrane wings
本文研究了二维无粘不可压缩流中薄膜翼型在任意小振幅弦运动和横向阵风作用下的动态响应。理论模型假设在恒定张力下可伸展膜的线性变形，其使用非定常薄翼型理论将气动弹性耦合到外部气动载荷。本文研究了简谐升沉振荡、迎角瞬时变化、正弦横向阵风和锐缘阵风下的结构和气动薄膜响应。这些情况下的非定常升力响应分别对薄膜机翼的Theodorsen、Wagner、Sears和Küssner函数产生气动弹性扩展。这些扩展首次将膜流体-结构相互作用纳入柔性翼型非定常升力响应的表达式中。我们的研究结果表明，薄膜翼型与适当调整的预张力可以拥有实质性的气动优势，在非定常流动条件下的刚性翼型。
2022-08-17 physics.flu-dyn
The aerodynamic response of a pre-stressed elastically nonlinear aileron
本文研究了预应力弯曲副翼的气动响应。虽然流体流动是标准的（高雷诺数的空气流在无穷远处不受干扰），但结构设计具有特殊的非线性行为。当外力为零时，副翼只有一个稳定平衡点，而在相应的气动载荷作用下，副翼的稳定平衡点又被破坏。因此，对于足够高的流体速度，另一个平衡分支是可能的。我们在风洞中对这种副翼的原型进行了试验;当流体速度超过临界阈值时，观察到壳体构型的突然变化（突变）：突变构型的特点是阻力明显降低。然而，当速度减小到零时，结构恢复其初始形状。一个类似的非线性行为可以有重要的应用减阻策略。
2022-11-16 physics.flu-dyn
Load estimation in unsteady flows from sparse pressure measurements: Application of transition networks to experimental data
受生物游泳和飞行与分布式传感的启发，我们提出了一种数据驱动的方法，负载估计依赖于复杂的网络。我们利用稀疏的实时压力输入，结合预先训练的过渡网络，估计非定常和高度分离流中的气动载荷。过渡网络包含作为节点的系统的气动状态以及作为链接的基础动力学。本文提出了一种基于加权平均（WAB）的策略，并在不同攻角下加速椭圆板绕流的真实实验数据上进行了检验。然后对训练数据集中未包括的迎角情况估计气动载荷，以便模拟估计过程。还包括一个优化过程，以考虑系统的时间动态。WAB方法的性能和局限性进行了讨论，表明过渡网络可以代表一个通用的和有效的数据驱动的工具，用于实时信号估计，使用稀疏和嘈杂的信号（如表面压力）在现实的流量。
2021-10-26 physics.data-an physics.flu-dyn
Unsteady load alleviation on highly flexible bio-inspired wings in longitudinally oscillating freestreams
受鸟类羽毛启发，本研究结合实验与数值模拟，发现高柔性复合材料机翼能通过破坏层流分离泡、促进稳定湍流边界层来有效减缓纵向振荡来流下的非定常气动载荷。
2025-01-04 physics.flu-dyn
Subsonic Indicial Aerodynamics for Aerofoil's Unsteady Loads via Numerical and Analytical Methods
本研究利用近似的数值和解析公式，生成用于预测亚音速流中二维翼型非定常升力的气动指标导纳函数。迎角的阶跃变化和锐缘阵风都可适当地认为是小扰动。新的贡献关注的计算模拟过程和有效的理论合成的结果，提供了良好的交叉验证的系统分析。通过计算流体动力学生成指数导纳函数的良好实践首先针对几种马赫数、攻角和翼型进行了研究。方便的分析近似，这样的indicial功能，然后通过概括那些可用于不可压缩流，利用声波理论的非循环空气负荷和普朗特-Glauert的可扩展性规则的循环空气负荷。一个显式的参数公式是新提出的，后者作为马赫数的函数，在没有激波的情况下，而阻尼谐波项有效地引入，以更好地近似前者。适当的调整的解析表达式也来自为了模仿的数值解，并成功地验证了严格的叠加循环和非循环的理论贡献，在光的计算流体动力学。结果最终显示和批判性地解决相对于所采用的物理和数学假设，在一个一致的框架内。
2016-08-08 math.OC physics.flu-dyn
An Aerodynamic Analysis of a Robustly Redesigned Modern Aero-Engine Fan
本文记录了最近一项旨在降低现代高涵道比航空发动机风扇级空气动力学对后密封泄漏流影响敏感性的计算研究结果。这些流动是发动机中转子和定子盘之间的密封侵蚀以及发动机寿命期间的劣化的结果。将不确定条件下的密度匹配优化技术应用于该问题。这涉及在两种不同泄漏条件下进行的全风扇级的RANS和伴随流解。在这里，对风扇级空气动力学进行了详细的分析，以确定为什么新设计对泄漏流的影响更不敏感。具体而言，它表明，这种不敏感性归因于三个主要因素：负载的轻微向后移动，从而减少了发病率;减少在横向通道压力梯度;和重新加速流向后缘，这防止了任何角落分离。
2016-04-08 physics.flu-dyn
Passive aerodynamic robustness reduces disturbance amplification in flight
J. C. Wu Center for Aerodynamics, School of Aeronautics and Astronautics, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学航空航天学院空气动力学中心）；Commercial Aircraft Corporation of China, Ltd.（中国商用飞机有限责任公司）
研究揭示鸟类翅膀通过被动方式减少气动扰动放大，提升飞行稳定性，但牺牲了气动效率，揭示了效率与鲁棒性之间的权衡。
2026-06-05 physics.flu-dyn
Modelling aerodynamic forces and torques of spheroid particles in compressible flows
本文通过约千个可压缩流数值模拟算例，利用Spearman相关分析识别关键参数并改进球状颗粒的阻力、升力和俯仰力矩经验公式，新公式在低马赫数下与不可压缩公式一致，平均相对误差小于5%。
2024-08-31 physics.flu-dyn
Zonal structure of unbounded external-flow and aerodynamics
本文从外无界流速度场的远场特性出发。我们发现，众所周知的代数衰减的扰动速度推导运动学是过于保守。一旦考虑到动力学的工作远场线性化的纳维-斯托克斯方程的基本解，它被证明，最远的远场区相邻的均匀流体在无穷远处必须是不稳定的，粘性和可压缩的，所有的扰动退化为声波，指数衰减。但在一些常用的简化流动模型中，如定常流动、不可压缩流动和无粘流动，并不存在这种最优速率，因为它们实际上是在无界自由空间的真子空间中工作，而这些真子空间周围是不同性质的更远的场。这一发现自然导致了外部无界流场的带状结构。带状结构的重要性表现在它与现有的外流空气动力和力矩理论的密切相关性上，包括消除简化模型中固有的困难或矛盾。
2016-11-21 physics.flu-dyn
Computational Modeling and Analysis of the Coupled Aero Structural Dynamics in Bat Inspired Wings
本文通过高保真直接数值模拟和力分配方法，研究蝙蝠启发膜翼的流固耦合特性，揭示翼关节化与柔性变形对升力、阻力和推力分布及气动效率的关键影响。
2025-04-07 physics.flu-dyn
Experimental and Numerical Analysis of the Intermittentency in a Nozzle Overexpanded-Flow
Sapienza University of Rome（罗马大学）
研究通过实验和数值分析揭示了喷嘴超膨胀流中壁面压力波动的间歇性特征，发现其遵循对数正态分布。
2025-12-13 physics.flu-dyn
Thrust augmentation of flapping airfoils in low Reynolds number flow using a flexible membrane
采用高阶Navier-Stokes方程与非线性薄膜结构模型耦合的方法，研究了二维薄膜翼型在预定简谐运动下的非定常气动推力和气动弹性响应。膜预应力和弹性的影响进行了检查参数选定的暴跌和俯仰暴跌运动在弦为基础的雷诺数为2500。惯性膜载荷的重要性，从规定的扑翼也评估纯暴跌运动。本研究比较了柔性与刚性薄膜翼型的周期平均气动载荷，并强调了涡结构和突出的流体-薄膜相互作用，使更有效的扑翼推力生产在低雷诺数流动。
2018-10-17 physics.flu-dyn
Comparing design and off-design aerodynamic performance of a natural laminar airfoil
本文通过数值模拟对比SHM1自然层流翼型在亚声速与跨声速设计及非设计工况下的气动性能，分析激波、分离和载荷分布，为分离与激波控制优化提供基准。
2024-11-19 physics.flu-dyn
Spanwise Control Authority of Synthetic Jets on a Stalled Airfoil
University of Toronto（多伦多大学）；University of Toronto Institute for Aerospace Studies（多伦多大学航空研究院）
研究低频和高频合成喷嘴控制策略对NACA 0025翼型气动效应的影响，分析流场稳定性及展向控制能力变化。
2024-06-21 physics.flu-dyn
Sequential estimation of disturbed aerodynamic flows from sparse measurements via a reduced latent space
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
本文提出了一种快速且考虑不确定性的数据同化框架，用于估计严重风切变遭遇期间的关键气动状态，通过缩减的潜在空间和物理增强的自动编码器学习操作符来检测和重建近冲击性流扰动。
2026-03-18 physics.flu-dyn
Periodic Neural Mapping for Unsteady Rotor-Blade Pressure and Aeroelastic Load Prediction
Cenaero（塞纳罗航空航天研究中心）；Safran Helicopter Engines（赛峰直升机发动机公司）
针对涡轮机械非定常气动载荷预测难题，提出周期傅里叶神经映射（p-FNM），嵌入时间周期性并独立预测压力场，在最大数据集上较基线显著提升压力场与广义气动力预测精度，展现降阶建模潜力。
2026-09-21 cs.LG physics.flu-dyn
Turbulent flow over a house in a simulated hurricane boundary layer
每年飓风和其他极端风暴在全世界造成数十亿美元的损失。对于住宅建筑，这样的故障通常与屋顶，看到最大的气动载荷。然而，确定北美房屋不同部分的空气动力学载荷是复杂的，因为缺乏明确的载荷路径和木框架屋顶的非线性载荷分配。这种流体-结构相互作用的问题需要进行风洞试验和全尺寸结构试验。在模拟大气边界层（ABL）中对房屋进行了一系列风洞试验，并将所得的风致压力施加到全尺寸结构上。ABL的模拟流动在开放的国家地形的速度和湍流强度的轮廓，以及光谱，匹配与可用的全尺寸测量这种类型的地形。第一组测量是在整个房子上同时进行600次表面压力测量。表面压力场的一个关键特征是顶板上出现大的、高度非高斯的峰值隆起（吸力）。为了更好地了解是哪些流动特征导致了这种情况，在风洞模型上进行了PIV实验。这些实验用时间分辨PIV（500 Hz的采样率）进行30秒的持续时间。从PIV数据生成的流体动力学视频（低分辨率和高分辨率）中可以清楚地看到，在屋顶的迎风边缘产生了强环流。这些涡流最终沿着屋顶脱落并对流。正是这种集中环流的存在导致了所观察到的峰值负荷。
2009-10-16 physics.flu-dyn
Numerical investigation of minimum drag profiles in laminar flow using deep learning surrogates
在气动外形优化中，有效地预测流场和载荷仍然是一项极具挑战性和相关性的任务。深度学习方法对这些问题特别感兴趣，因为它们在解决其他领域的逆问题方面取得了成功。在本研究中，基于U-net的深度神经网络（DNN）模型使用高保真数据集进行训练以推断流场，然后用作代理模型来执行形状优化问题，即找到具有固定横截面积的阻力最小剖面，该剖面经受二维稳态层流。水平集方法以及Bezier曲线方法被用来参数化的形状，而训练的神经网络结合自动微分被用来计算的梯度流的优化框架。根据DNN模型预测的流场计算的优化形状和阻力值与通过Navier-Stokes求解器和文献获得的参考数据吻合良好，这表明DNN模型不仅能够预测流场，而且还能够产生令人满意的气动力。这是特别有希望的，因为DNN没有经过专门的训练来推断空气动力。结合快速的运行时间，基于DNN的优化框架显示出对一般空气动力学设计问题的承诺。
2021-04-29 physics.flu-dyn
HiLiftAeroML: A High-Fidelity Computational Fluid Dynamics Dataset for High-Lift Aircraft Aerodynamics
nvidia
本文介绍了一个首个开源的高保真计算流体力学数据集，用于AI代理模型开发，该数据集包含1800个样本，源自180种几何变体和10个攻角的NASA通用研究模型（CRM）几何体，用于AIAA高升力预测工作坊系列。该数据集的创新之处在于使用GPU加速的高保真显式壁模式LES方法进行每个模拟，使用300M到500M的适应性网格，以确保在已知的稳态RANS方法在飞行包线部分的挑战下尽可能高的精度。整个数据集（几何体、时间平均体积和表面变量以及积分力）免费提供，带有宽松的开源许可（CC-BY-4.0）。通过公开发布此数据，我们旨在加速航空航天工业中AI代理建模的研究与开发。
2026-09-28 cs.LG physics.flu-dyn
Dynamic stall of an airfoil under tailored three-dimensional inflow conditions
在大气边界层中的风力机的转子叶片经常经历动态失速的空气动力学现象，该动态失速包括升力的暂时过冲和有害的疲劳载荷。特别是在三维来流条件下动态失速的形成提出了一些悬而未决的问题。在风洞中分析了DU 91-W2-250翼型在轻微动态失速时的气动特性。通过比较总升力和局部升力产生与翼型上方流动形成，研究了具有流向和展向周期性变化的阵风的影响。所观察到的失速循环分为五个阶段，其中一个阶段揭示了高达$16~\%$的升力超调。翼型的气动力响应显示出在局部迎角和升力的演变之间大约有$1/8$周期的延迟，从而给出逆时针动态极线。流场的适当正交分解（POD）分析有助于理解三维阵风的气动后果。局部入流、总升力以及特定升力事件分别由一个POD特征模态捕获。得到的结果导致的结论是，流动，特别是失速后的翼型面临的三维阵风强烈耦合在展向方向。这就产生了流动稳定性、失速抑制，进而产生了逆时针动态极线以及增大的总升力。
2020-03-17 physics.flu-dyn
Performance Evaluation of a Fan-Array Wind Tunnel for Advanced Aerodynamic Studies
本文设计并评估一种无收缩段、无蜂窝器的紧凑型10×10风扇阵列风洞，可在1米处生成线性剪切流，并表征多种工况下的速度、压力及湍流尺度。
2025-08-28 physics.flu-dyn
The Effects of Transverse Inclination on Aeroelastic Cantilever Prisms: Phenomenology, Unsteady Force, and the Base Intensification Phenomenon
当倾斜结构物遇到攻角改变的流入时，横向倾斜是一种可能的情况。本文通过强迫振动风洞实验研究了横向倾斜对气弹棱柱体的影响。在不同风速、倾角和振幅下，对气动特性进行了三参数评估。结果表明，横向倾斜通过冲击固定端马蹄涡和破坏分离对称性，从根本上改变了尾流现象。后果是两极，一次性的所有改变空气动力学附近的棱镜基地。马蹄涡的抑制释放卡门涡，这显着增加非定常风的力量。在初始形态切换之后，空气动力学变得独立于倾斜角和振荡幅度，并且仅取决于风速。结构的上部不会感受到这种效果，因此这种现象被称为基础强化。这种现象只在低速涡激区有显著影响，在高速准稳态驰振区无明显影响。在实践中，基地加强将破坏从释放伯纳德卡门涡脱落，使其不稳定和阵风的水平风环境。此外，它将结构基础处的空气动力学载荷增加了4.3倍。由于固定端刚度阻止弹性耗散，负载转化为巨大的应力，使得检测更加棘手，并且如果发生故障，则更加突然，极端，并且没有任何警告。4.3倍的放大倍数也超过了许多标准设计的安全系数，因此横向倾斜值得工程关注。
2022-02-15 physics.flu-dyn physics.gen-ph
The Role of Dynamic Stall in Aerofoil Shape Optimisation for Curvilinear Blade Kinematics
Department of Aeronautics and Astronautics, University of Southampton（南安普顿大学航空航天系）
研究翼型形状优化对垂直轴涡轮和摆线推进器曲线非定常运动叶片性能的影响，发现优化效果取决于动态失速严重程度，高实度配置下有效。
2026-07-03 physics.flu-dyn
Wind Tunnel Testing and Modeling Implications of an Advanced Turbine Cascade
本文针对低亚声速等截面涡轮叶片开展大规模风洞试验，测定多参数下的气动性能，结合三维测量补充结果，验证了设计目标，并评估了CFX和MISES两种CFD工具的预测能力，讨论了测量与预测的差异。
2024-07-15 physics.flu-dyn
An Aeroelastic Solver Integrating Reformulated-Vortex-Particle and Finite-Element Methods across Non-Conforming Interfaces
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
该研究提出了集成重构涡粒子法与有限元法的模块化气动弹性求解器$\texttt{VarFlExI}$，通过显式交错分区方案实现流固耦合，经水洞实验验证，可高效准确预测柔性升力面的双向流固耦合气动弹性响应。
2026-09-07 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Modeling unsteady loads on wind-turbine blade sections from periodic structural oscillations and impinging gusts
本文通过势流解析模型与高保真二维数值模拟，研究周期性俯仰、沉浮和阵风扰动下NACA-0012翼型的非定常升力响应，验证了模型在中小扰动下的有效性，并指出在接近静态失速时理论存在不足，为非定常模型纳入风力机设计工具提供了依据。
2024-06-15 physics.flu-dyn
Tunable drag drop via flow-induced snap-through in origami
该研究利用双稳态折纸机构的快速翻转响应实现阻力随流速的不连续变化，通过调节折纸单元特性可调控阻力骤降的临界条件，结合理论模型指导逆向设计，为流体环境中被动阻力控制提供新方法。
2024-05-06 physics.flu-dyn
Design, Testing and Numerical Modelling of a Low-Speed Wind Tunnel Gust Generator
National Technical University of Athens（雅典国家技术大学）
本文提出了一种低速风洞湍流发生器，通过实验和数值模拟验证了其在生成确定性湍流剖面方面的有效性，并揭示了非线性相互作用对流动特性的影响。
2025-12-23 physics.flu-dyn
Extensible membranes in inviscid flow: aerodynamics and singular limits
University of Michigan（密歇根大学）
本文建立二维不可压缩流中可扩展膜的涡脱落模型，发现柔顺性增强启动升力但放大振荡，并揭示张力消失导致的奇异极限与从周期到混沌颤振的转变。
2026-09-16 cond-mat.soft math.AP physics.flu-dyn
A Physics-Driven Framework for Parametric Periodic-Flow Modeling and Finite-Amplitude Aeroelastic Response Analysis
Northwestern Polytechnical University（西北工业大学）；Institute of AI for Industries, Chinese Academy of Sciences（中国科学院工业人工智能研究所）；Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院计算技术研究所）；International Joint Institute of Artificial Intelligence on Fluid Mechanics, Northwestern Polytechnical University（西北工业大学流体力学人工智能联合研究院）
提出纯物理驱动的P-PINN框架，通过时间周期性和参数化输入直接求解周期流，并耦合谐波平衡进行气动弹性分析，实现快速准确的参数化响应预测。
2026-09-25 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Stall cells over an airfoil. Part 1: Three-dimensional flow organisation and vorticity dynamics
LHEEA lab. - CNRS - Nantes Université, Centrale Nantes（南特大学、中央南特学院）；FLOW, Department of Engineering Mechanics, KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）
本研究采用混合RANS/LES方法分析机翼上滞止细胞的三维流动组织与涡量动力学，揭示了展向速度结构的旋转特性及分离涡管的不稳定性。
2026-02-06 physics.flu-dyn
Wake-Induced Drag and Phase-Reconstructed Dynamics of a Flexible Plate in Normal Flow
Department of Mechanical Engineering, Polytechnique Montréal（蒙特利尔理工大学机械工程系）
研究柔性板在正常流中顺流诱导阻力及相位重构动力学，通过分析板的振动模式揭示涡旋脱落规律及阻力影响。
2026-04-12 physics.flu-dyn
Effect of structural parameters on the synchronization characteristics in a stall-induced aeroelastic system
本研究通过风洞实验揭示了频率比、静不平衡等结构参数对经历动态失速的气动弹性系统分岔特性的影响，并从同步视角系统论证了模态相互作用在失速诱导失稳中的物理机制。
2024-04-22 physics.app-ph physics.flu-dyn
The significance of two-way coupling in two-dimensional, dusty turbulence
International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（国际理论科学中心，塔塔基础研究所）
研究探讨了尘埃颗粒对二维湍流的双向耦合影响，发现颗粒的微尺度强迫增强了涡旋分布的间歇性，并揭示了非平凡的标度不变性特征。
2026-04-21 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Compositional Aeroelastic Operators for Morphing Flexible Multibody Aircraft: A Geometric Framework with Structural Verification
School of Aeronautic Science and Engineering, Beihang University（北京航空航天大学航空科学与工程学院）
针对变形柔性多体飞行器，提出基于几何精确梁的组合气动弹性算子框架，通过相对对数和附着映射统一结构应变与气动几何，验证显示三次修正降低位移误差。
2026-09-09 cs.CE cs.NA math.NA
