FlightStream是一款基于表面元方法的流體力學(xué)求解器。針對亞、跨音速飛行器設(shè)計者的需求，F(xiàn)lightStream可以求解不可壓縮和可壓縮流動，應(yīng)用領(lǐng)域包括螺旋槳飛行器、風(fēng)力渦輪機、無人機、高亞音速運輸機、飛機以及外掛物和機翼分離分析等等。
FlightStream具有的非結(jié)構(gòu)化表面元可壓縮流體求解器，可以不用生成繁瑣的體網(wǎng)格，避免了計算結(jié)果的穩(wěn)定性對網(wǎng)格的依賴。FlightStream可以為飛機氣動性能優(yōu)化設(shè)計提供參考，所需的時間僅為常規(guī)CFD求解器的一小部分。它具備專有的CAD集成庫，允許用戶導(dǎo)入在任何商業(yè)CAD/CAE軟件（例如SolidWorks，AutoCAD，NX，CATIA等）中設(shè)計的幾何模型。與傳統(tǒng)CFD求解器相比，F(xiàn)lightStream的表面元渦度求解器可以在非常小的網(wǎng)格尺度下工作，從而可以減少用戶用于生成高保真度曲面網(wǎng)格的成本。
FlightStream是當(dāng)今航空航天、船舶和能源領(lǐng)域中應(yīng)用中功能最多，大的空氣動力學(xué)分析工具之一。
FlightStream擁有自己的CAD庫，可與所有商用CAD/CAE軟件（如NX、SolidWorks、Catia、Solid Edge等）兼容。 任何可以生成CAD文件并以IGES或Parasolids格式導(dǎo)出的軟件都可以直接導(dǎo)入到FlightStream中，然后利用自動化網(wǎng)格劃分工具，可以讓用戶快速創(chuàng)建FlightStream求解器的曲面網(wǎng)格，并且進(jìn)行快速求解。
FlightStream還能夠?qū)⒈砻媪鲄?shù)和空氣動力學(xué)載荷輸出到Tecplot 10，Tecplot 360和ParaView等通用后處理軟件進(jìn)行處理和進(jìn)一步計算準(zhǔn)備。在結(jié)構(gòu)分析方面，F(xiàn)lightStream可以輸出FEA表面網(wǎng)格，同時輸出氣動力或壓力分布給有限元分析軟件（例如Abaqus等）進(jìn)行進(jìn)一步有限元分析。FlightStream也與ModelCenter優(yōu)化和設(shè)計分析軟件無縫集成，并且可以在優(yōu)化流程中直接使用。
驗證案例
1、NASA ROBIN直升機標(biāo)準(zhǔn)模型
NASA ROBIN（Rotor Body Interaction：旋翼-機身相互作用）模型是NASA對一個通用直升機機體進(jìn)行的一系列風(fēng)洞試驗，該模型帶有一個*鉸接的轉(zhuǎn)子，稱為通用轉(zhuǎn)子模型系統(tǒng)（GRMS）。試驗結(jié)果發(fā)表在公開的*備忘錄80051：“直徑3.15米直徑單旋翼直升機風(fēng)洞模型的機身表面壓力測量"。ROBIN模型被美國和NASA旋翼機組用于仿真軟件代碼的驗證工作。
直升機旋翼引起的下洗氣流和尾翼通常對機體整體性能產(chǎn)生影響。這些效果通常在懸停和低速飛行中進(jìn)行卸載和偏航操作時尤為明顯。機身周圍的不均勻氣流有可能引起通過旋翼平面的不均勻下洗氣流的副作用。因此，它也在該項案例中被復(fù)現(xiàn)，用于驗證FlightStream在懸停和前進(jìn)飛行工況中，穩(wěn)定流動環(huán)境對旋翼的機身下轉(zhuǎn)效果進(jìn)行建模的能力。如下圖所示，F(xiàn)lightStream可以在各工況下高精度預(yù)測表面壓力。而每個飛行工況可以在不到一分鐘的時間內(nèi)求解完畢。
2、NASA XC-142 V/STOL穩(wěn)態(tài)螺旋槳動力飛行器
AIAA SciTech 2018年度會議于2018年1月在美國佛羅里達(dá)州的基西米召開。在此次會議中，Terrafugia和Flight in Flight展示了FlightStream中穩(wěn)態(tài)螺旋槳模擬執(zhí)行器模型的驗證研究。在此次會議中，展示了應(yīng)用FlightStream進(jìn)行穩(wěn)態(tài)螺旋槳動力飛行器標(biāo)準(zhǔn)模型的驗證模擬案例。該項案例使用了標(biāo)準(zhǔn)的NASA XC-142 V/STOL機型模型，允許對四個發(fā)動機短艙和主翼進(jìn)行進(jìn)行傾斜翼建模。
針對XC-142 1:11模型風(fēng)洞數(shù)據(jù)驗證了FlightStream分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。關(guān)鍵的是，因為該求解器只需要使用表面網(wǎng)格和渦度求解，所以在標(biāo)準(zhǔn)工作站上僅需要10分鐘就可以得出這個計算結(jié)果。
以下為FlightStream仿真結(jié)果與風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)的對比：
3、PIPER PA-24有動力或無動力螺旋槳飛行器
PIPER PA-24于1969年在美國宇航局Langley研究中心的全尺寸風(fēng)洞中測試，結(jié)果于1970年3月在一份名為NASA TN D-5700的技術(shù)報告中提出。這些測試包括動力和非動力飛行?？紤]到美國宇航局技術(shù)報告中存在大量的數(shù)據(jù)，這個模型在動力和非動力條件下都存在，我們使用PIPER PA-24作為測試FlightStream的標(biāo)準(zhǔn)驗證模型。
這項驗證研究是由DARcorporation工程師在2017年初進(jìn)行的，目的是驗證FlightStream在穩(wěn)態(tài)螺旋槳飛機模型上的計算能力，確認(rèn)可以捕獲精確的空氣動力學(xué)效應(yīng)，測量負(fù)載、力矩以及壓力分布。該驗證研究的結(jié)果在2018年1月舉行的AIAA SciTech會議上由DARcorporation的工程師發(fā)表。本研究的三個圖表顯示了有動力和無動力飛行工況。針對PA-24模型，F(xiàn)lightStream在標(biāo)準(zhǔn)筆記本電腦或工作站上的只需不到一分鐘的時間即可計算出一個工況的收斂解。
參考文獻(xiàn)
AIAA-2018-2070 : Longitudinal Aerodynamic Characteristics of a V/STOL Tilt-wing Four-Propeller Transport Model using a Surface Vorticity Flow Solver
AIAA-2018-1259 : Investigation of the Static Longitudinal Characteristics of a Full-Scale Light Single-Engine Airplane using a Surface Vorticity Solver
AIAA-2017-0235 : Optimizing Engine Placement on an Aircraft Wing using Bio-mimetic optimization and FlightStream
AIAA-2017-1418 : Surrogate Models for Surface Vorticity
AIAA-2016-0779 : Aircraft High-Lift Aerodynamic Analysis Using a Surface-Vorticity Solver
Journal of Aircraft : Aerodynamic Loads over Arbitrary Bodies by Method of Integrated Circulation
AIAA-2015-2734 : Predicting the Aero Loads Behind a Propeller in the Presence of a Wing Using FlightStream
AIAA-2015-2880 : Aerodynamic Optimization of Integrated Wing-Engine Geometry using an Unstructured Vorticity Solver
RESEARCH IN FLIGHT網(wǎng)站鏈接：http://researchinflight.com/
