【摘 要】
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相比传统硬式支撑,绳系支撑具有流场干扰较小、动态性能良好等特点,为风洞试验提供了一种新型支撑手段。本文将以典型的弹箭模型为例,深入研究高速来流下绳系支撑系统的气动干扰特性和稳定性。此外,对于绳系支撑而言,除了通过控制绳长调整飞行器模型位姿外,还需同时控制绳索的拉力,避免虚牵,或者降低支撑刚度;在风洞试验过程中,绳拉力的变化一定程度上反映了模型气动力的作用,这为通过监测绳拉力的变化解算气动力提供了可
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相比传统硬式支撑,绳系支撑具有流场干扰较小、动态性能良好等特点,为风洞试验提供了一种新型支撑手段。本文将以典型的弹箭模型为例,深入研究高速来流下绳系支撑系统的气动干扰特性和稳定性。此外,对于绳系支撑而言,除了通过控制绳长调整飞行器模型位姿外,还需同时控制绳索的拉力,避免虚牵,或者降低支撑刚度;在风洞试验过程中,绳拉力的变化一定程度上反映了模型气动力的作用,这为通过监测绳拉力的变化解算气动力提供了可能。因此,研究动态试验过程中绳拉力的变化特性将非常重要。本文将针对上述两个关键问题,重点开展以下研究:首先,分别对无绳系支撑和有绳系支撑的Basic Finner标准模型在FLUENT软件开展数值模拟,分析绳索在不同攻角和不同马赫数下对气动特性系数的干扰影响;并考虑绳索的不同直径、牵引点位置以及不同牵引方式等因素的影响,最后基于动力学方程对系统进行稳定性分析,以此确定绳系支撑结构的最佳牵引方式,优化绳系布局,为绳牵引布局方式提供支撑。其次,对风洞动态试验中的运动绳索进行流固耦合瞬态仿真分析。借助ANSYS中CFX模块对流场作用下的运动绳索进行绳拉力分析,归纳流场和运动对绳拉力变化的综合作用。然后仿真分析不同来流速度对静止绳索和运动绳索拉力的影响。重点针对运动绳索的不同运动状态参数(旋转方向、运动速度、频率和幅值)进行瞬态耦合仿真,归纳总结动态绳拉力与不同运动状态参数的关系。最后,将可能影响绳拉力的物理量基于π理论进行量纲分析,推导了动态绳拉力函数关系式;又以带输出反馈的RBF网络对流场和运动综合作用下的动态绳拉力建模,但结果表明拟合效果不够理想;进一步提出了一种BP神经网络-Adaboost融合模型对运动绳索的动态绳拉力进行拟合,可知其比带输出反馈的RBF绳拉力模型的拟合效果更理想,能够很好地拟合动态绳拉力数据,可对绳拉力进行精确建模。本文通过对弹箭支撑的气动干扰和稳定性,以及牵引绳的动态绳拉力进行数值模拟研究,可为高速风洞动态试验的应用提供支撑。
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