【摘 要】
:
脉动压力环境是飞行器所承受的气动力的一个重要组成部分,其主要决定了飞行器的结构动力学响应,所以在飞行器的设计中脉动压力环境是所需要考虑的非常重要的一部分。在工程实际中,脉动压力所引起的局部载荷有可能会因为引起飞行器外表面蒙皮的抖振响应而对飞行器的结构造成破坏,同时它形成的噪声环境也对于飞行器内部的仪器的正常运行有着极大的影响,所以对于飞行器的脉动压力环境的研究是十分有必要的。由于计算方法的复杂性以
【基金项目】
:
航天科工集团企业横向合作项目,“风动脉动压力实验数据重构及软件开发”; 航天科技集团企业横向合作项目,“基于结构动响应分析的脉动载荷识别”;
论文部分内容阅读
脉动压力环境是飞行器所承受的气动力的一个重要组成部分,其主要决定了飞行器的结构动力学响应,所以在飞行器的设计中脉动压力环境是所需要考虑的非常重要的一部分。在工程实际中,脉动压力所引起的局部载荷有可能会因为引起飞行器外表面蒙皮的抖振响应而对飞行器的结构造成破坏,同时它形成的噪声环境也对于飞行器内部的仪器的正常运行有着极大的影响,所以对于飞行器的脉动压力环境的研究是十分有必要的。由于计算方法的复杂性以及其效率较低、精度不高等原因,风洞试验依旧是最主要的研究方法。通过布置测点可以测出试验中飞行器表面的离散脉动压力数据,需要推广至整个飞行器表面以得到表面各点的脉动压力数据为动力学分析提供依据,所以本文采用了B样条插值重构方法进行操作。首先是针对该插值重构方法的理论基础做了深入系统地了解,给出了曲线曲面的参数化表达,继而给出了一维情况下数据点的参数化方法,通过对于张量积曲面的介绍,将一维情况下的数据参数化方法推广至更高维度空间。接着给出了B样条函数的相关理论,例如其递推公式以及性质等,进而从B样条性质的讨论延伸到了对于B样条曲线曲面性质的讨论,给出了B样条曲线曲面的表达式,同时也另外给出了在B样条曲线上任意点的取值的德布尔算法,从而使原本的迭代计算过程不再那么复杂。接着按照详细步骤描述了B样条插值曲线曲面的反算过程,为本文中对于飞行器表面脉动压力数据重构提供理论基础。随后用B样条插值重构方法与B样条逼近重构方法进行比较,得到了逼近重构在数据突变处以及应对数据扰动等方面相较于B样条插值重构存在着一定的局限性,从而支持了对于B样条插值重构方法的选择。同时,为了提高方法的精准度对数据突变处的测点布置做了讨论。接着,按照详细步骤对B样条插值重构方法重构飞行器表面脉动压力曲面的过程进行了描述,继而通过一个典型的锥-柱结构飞行器的算例对该方法进行了实践,并且通过将重构所得到的数据与经验公式计算所得数据进行比较验证了B样条插值曲面重构方法对于重构飞行器表面脉动压力曲面的有效性。针对飞行器表面脉动压力曲面重构这一问题,编程开发了一套可视化软件,并通过对每一个步骤以及每一个组成部分的详细介绍对该软件进行了一次使用指导。从最开始对于试验中得到的测点数据进行处理,比如忽略布置在数据突变但测点不够密集处的测点或者忽略由于飞行器结构形状造成的测点角度的微小偏差,这些都一定程度提高了方法的精度同时降低了计算的复杂程度。再根据曲面映射关系进行测点数据的转换,然后对转换后的不规则矩形点阵数据进行局部插值处理来得到规则且完整的矩形点阵数据用以进行插值计算。软件中还包括了对于多种重构方法的选择,以及结果的图像绘制功能,并可以输出所关注的点的数据值。因为有限元对于几何的描述都是以近似的形式存在的,所以有限元方法对于产品结构的几何的描述通常存在误差,而且每次进行网格操作都要与CAD产生交互,使得计算较为复杂。这些因素促使了一种采用计算机环境中描述几何的样条函数为基函数的等几何方法的产生,来达到对于集几何的精准描述。所以文中介绍了如今CAD系统中几何描述的标准函数,也即非均匀有理B样条(NURBS)函数。对NURBS函数的推导公式以及性质等方面都进行了阐述,再将等几何方法运用于经典结构的振动问题中,并将其解与理论解以及有限元方法求出来的解进行比较,验证了该方法的有效性以及优越性。最后,由于NURBS通常为非插值性函数,所以直接在控制节点施加边界条件可能会造成一定的误差,尝试借用无网格方法中的边界条件施加方法的概念,采用了与有限元直接耦合的方法,并通过对梁的分析验证了其有效性。
其他文献
近年来国民经济高速发展,普通民众对生活品质的追求也越来越高,冬天无供暖设施靠自然保温的时代将成为过去。在既有建筑和新建住宅中,供暖系统的使用得到了迅速的发展,但伴随而来的问题是能耗的迅速增加。本文对武汉市住宅小区常用的多联机空调供暖系统、散热器供暖系统及地板辐射供暖供暖系统进行了初始投资、运行成本、能耗模拟、室内环境及环境排放这几方面进行研究分析,从而确定不同场景所适宜的供暖末端形式。本次研究选取
在高科技战争中,高精度制导武器系统是实现目标精确打击的重要手段,雷达/导引头天线罩的电性能对武器系统雷达/导引头作用距离和定位精度有重要影响,利用天线罩电性能测试系统对其电性能进行准确高效的测试,实现天线罩电性能的定量化表征与评价,是武器系统研制过程中的重要环节。由于天线罩电性能测试系统一般不具备通用性,需要根据用户的需求,对其系统硬件、系统软件进行相应设计,因此有必要有针对性地开展天线罩电性能测
我国高铁大型铁路枢纽站房的设计建造技术在持续完善。大量新建的现代化高铁火车站房均采用跨线结构,其主要结构形式为大跨度的高架候车楼。相对于传统线侧式站房,高架候车楼距离火车运行线路较近,跨线结构通常为大跨度预应力混凝土结构,楼盖结构相对轻柔,结构受列车穿行及车致振动影响更为明显。为此,需考虑高铁行进振动等对高架候车室振动响应,避免旅客不舒适、缺乏安全感的候车体验。以哈齐客专铁路枢纽客站新建站房为研究
北方某工业城市因水源地微污染,导致取水环境恶化,进而造成北方某地表水厂处理难度提升。该水厂原有的“混凝→沉淀→过滤→消毒”常规工艺难以保证出水达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2001)的要求,水厂运行当中,经常出现浊度与高锰酸盐指数等指标超标现象。所以,该水厂需要在现有常规处理工艺的基础上增设深度处理工艺。臭氧-活性炭工艺对水中色度、嗅和味具有较好的去除效率,可以提高出水的感官形状。此外
大规模储能和绿色交通的迫切需求刺激了长寿命和高能量密度电池的研究热潮。具有高理论容量(1675 m Ah g-1)和高理论能量密度(2600 Wh kg-1)的锂硫(Li-S)电池是最有前景的储能系统之一。然而,硫和硫还原产物弱导电性、可溶性多硫化锂引起的穿梭效应和体积膨胀(80%)阻碍了Li-S电池的实际应用。此外,隔膜作为正负极之间的关键部件,为锂离子的传递提供通道和防止电池短路,起到了至关重
众所周知,存在于自然水体中的有机污染物会主要以降低水体中的溶解氧的形式,破坏水体的生态平衡,更有甚者,会产生毒性,进而危害人体健康。而北方某工业城市因水源地微污染,导致取水环境恶化,进而造成水厂处理难度提升。故本论文以北方某地表水厂现有水处理工艺为基础,通过预处理药剂投加试验、助凝剂在特殊水质时期药剂投加试验、微絮凝+超滤工艺提升有机污染物去除试验等三项试验,为水厂在预处理、常规处理、深度处理的三
由于环境的污染和能源危机的加剧,人们对可再生的洁净资源进行了大量开发和利用。其中,以来源广泛、价格低廉的农作物秸秆为原料,高选择性催化液化制备化学品是生物质高值化利用的重要途径之一。质子型离子液体是一种结构稳定、酸性可调且可循环使用的新型催化剂,其作为有效的催化剂可以将多个处理过程整合优化至一个步骤中,包括木质生物质组分的分离和多糖的水解。本文根据当前的木质生物质组分催化液化技术研究中面临的木质素
充填采矿法因为符合新时代的要求而得到越来越广泛的应用,然而受到充填站产能的限制,很少有矿山可以做到一次性充填完成,分次充填导致充填体出现分层现象,深入的研究分层尾砂胶结充填体,将对深部采矿事业的安全开展具有重大的工程意义。本文依托于国家自然科学基金项目“深层软岩流变、蠕变、固流转化统一理论及控制技术的研究”(51674149),制备由尾砂(骨料)、水泥(胶结剂)和水构成的尾砂胶结充填体试件,尾砂取
当前,发展快速、准确的核酸检测新技术成为防控大规模疫情爆发的迫切需求。近年来,电化学DNA传感器凭借响应速度快、灵敏度高、选择性好等优点受到了广泛的关注。然而,基于DNA杂交的电化学检测方法普遍耗时较长。因此,缩短杂交时间,可以大幅度提高检测效率,进而突破现有的基于杂交的电化学DNA传感器存在的瓶颈。本论文为实现核酸快速检测,开展了以下研究。可控电场可以加速DNA的运动,增加碰撞机率,从而缩短杂交
三叉式万向联轴器是青岛科技大学研发用于汽车传动轴的新型联轴器,其结构简单、可靠性强。然而理论和实验研究均表明,滑杆与套筒之间磨损严重。为进一步延长联轴器的使用寿命,加快联轴器的推广和应用,本文以三叉式万向联轴器为研究对象,对其进行了结构优化及微观润滑特性分析,并结合实车工况对优化后的联轴器结构展开了疲劳分析。首先基于拓扑优化理论使用有限元软件对三叉式万向联轴器进行了轻量化设计;其次基于分形理论建立