Gust Response analysis of High Altitude, Long Endurance aircraft

来源 :第十四届全国空气弹性学术交流会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ChengpCN
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The High Altitude,Long Endurance aircraft (HALE) get more attentions because of military and civilian uses.The aircrafts are always built with slender high-aspect ratio wings to get high aerodynamic performance and low structural weight.So they are sensitive to disturbance,and the rigid-body flight dynamic frequencies tend to overlap in the elastic mode frequencies,leading to complex coupling characteristics.Researchers have made plenty of creative investigations on the subject with frequency and time-domain analysis by coupling nonlinear aerodynamic,structure and flight dynamics,especially from the Helios mishap in 2003.
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本文从基于CFD的当地流活塞理论出发,推导出俯仰力矩动导数的计算公式,推导结果显示,当地流活塞理论在计算动导数时无法计及减缩频率的影响.为探索当地流活塞理论在不同马赫数下计算动导数适用的减缩频率范围,研究从可以体现减缩频率影响的双时间法入手,推导出动导数和减缩频率之间的关系.结果表明,在一定的减缩频率范围内,动导数和减缩频率之间存在近似的反比例函数关系.通过对比双时间法在不同减缩频率下的动导数计算
由于整个叶片排的气动弹性数值模拟计算量非常大,为了高效地研究叶片模态间耦合对叶轮机颤振的影响,文章基于降阶模型分析了叶片排在叶片不同振动模态耦合时的稳定性.基于模态理论和系统辨识技术分别建立叶片排多模态耦合的结构和气动降阶模型,并将叶片结构运动与气动力的降阶方程在状态空间联立建立叶片排多模态耦合的气动弹性方程.文章以STCF4叶栅以及NASA Rotor67叶片排为例,通过计算气动弹性方程的特征值
叶轮机械气动弹性问题实际是流固耦合问题,所以,相比流固解耦的气动弹性分析方法,流固耦合分析更符合物理实际.文中通过对叶片各节点加载不同的激振力,实现叶片不同模态的振动,进而基于时域推进的流固耦合方法以及自由振动阻尼求解的对数衰减思想,发展了求解叶轮机械叶片不同模态气动阻尼的方法,该方法通过求解叶片在真空及流场中的响应来获得气动阻尼.以跨声速压气机颤振实验转子为研究对象,计算该转子的气动性能和叶片模
传统的行波模型假设不能考虑到多个叶片排间的气动耦合效应,而串列叶栅前、后排叶片之间的气动干扰不仅会改变其增压性能,同时对其颤振特性也有着非常大的影响.为了研究串列叶栅气动弹性系统的颤振特性,论文运用时域CFD(Computational Fluid Dynamics)技术,结合系统辨识及流固耦合方法建立了串列叶栅的气动弹性降阶模型,并用特征解法针对典型串列叶栅的稳定性及振动模式进行了分析.计算结果
通过建立状态空间方程的方法进行了跨音速气动弹性系统颤振问题的研究,提出了一种不同于ERA(特征辨识算法)的跨音速非线性气动力(力矩)的处理技术,完成了降阶气动力(力矩)在状态空间方程中的嵌入.该技术的核心在于应用泰勒展式定理将时滞气动力项进行近似变换,然后借助于CFD(计算流体动力学)技术提供的响应数据完成降阶气动力系统的核函数辨识,最终建立起完整的气动弹性耦合系统,快速高效地完成颤振速度的预测与
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针对高速飞行器的热气动弹性数值分析问题,研究了气动力、气动热、弹性力和惯性力之间的耦合关系,根据气动力、热、结构各物理场的特征时间尺度与相互影响程度确定热气动弹性分析的耦合计算策略,并对不同物理场之间的数据交换方法进行分析,以实现高速飞行器全机量级热气动弹性分析的工程应用.