本文關(guān)鍵詞：翼型壓電振動(dòng)除冰理論和實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 防除冰 壓電元件 振動(dòng) 翼型 有限元分析 布局方式 實(shí)驗(yàn)研究

【摘要】：飛機(jī)結(jié)冰問(wèn)題在航空領(lǐng)域是影響航空安全的一個(gè)重要問(wèn)題,針對(duì)該問(wèn)題國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究了不同種類的飛機(jī)防除冰方法,其中壓電振動(dòng)除冰方法作為一種新型的防除冰方法,在近年來(lái)得到了廣泛的研究。本文主要以翼型結(jié)構(gòu)作為研究對(duì)象,研究翼型上的壓電振動(dòng)除冰方法,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)的手段來(lái)驗(yàn)證該除冰方法的可行性。針對(duì)機(jī)翼曲面復(fù)雜的幾何特性,推導(dǎo)了針對(duì)翼型曲面的各點(diǎn)切/法向方向矢量求解算法和基于翼型曲面的壓電元件可貼范圍求解算法,在此基礎(chǔ)上研究了位移和彈性應(yīng)力應(yīng)變等變量的坐標(biāo)變換算法�；谟邢拊７治錾婕暗降膯�(wèn)題,研究了壓電材料參數(shù)確定、單元選取、整體模型創(chuàng)建過(guò)程和壓電元件等功耗輸入問(wèn)題等幾個(gè)方面的內(nèi)容。對(duì)平板結(jié)構(gòu)和翼型結(jié)構(gòu)的模態(tài)振型進(jìn)行了描述,并在準(zhǔn)確建立壓電耦合分析模型的前提下,針對(duì)寬度方向布局位置、貼片數(shù)量和貼片集中度三種情況下的壓電元件布局規(guī)律進(jìn)行了分析和研究。結(jié)合不同的布局規(guī)律,設(shè)計(jì)了多種壓電元件布局方式,并通過(guò)對(duì)比分析確定了最佳布局方式�；诶碚撗芯康慕Y(jié)果,設(shè)計(jì)并搭建了翼型壓電振動(dòng)除冰研究實(shí)驗(yàn)臺(tái),在地面冷環(huán)境和冰風(fēng)洞結(jié)冰環(huán)境下進(jìn)行了實(shí)際防/除冰實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中冰層出現(xiàn)裂紋和冰脫落的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象證明了壓電振動(dòng)除冰技術(shù)的可行性。本文的研究思路、方法及結(jié)論可以為后續(xù)的壓電振動(dòng)除冰方法的研究提供理論和實(shí)驗(yàn)上的參考,為壓電振動(dòng)除冰技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和實(shí)用化提供研究基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：防除冰 壓電元件 振動(dòng) 翼型 有限元分析 布局方式 實(shí)驗(yàn)研究
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V244.15
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 研究背景及意義14-16
• 1.1.1 飛機(jī)結(jié)冰問(wèn)題及結(jié)冰危害14-15
• 1.1.2 飛機(jī)防除冰方法15-16
• 1.2 壓電振動(dòng)除冰方法發(fā)展現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀17-18
• 1.2.3 現(xiàn)狀分析及總結(jié)18
• 1.3 本文的主要研究工作18-20
• 第二章 翼型曲面相關(guān)幾何關(guān)系研究20-38
• 2.1 翼型曲面各點(diǎn)方向矢量求解過(guò)程20-28
• 2.1.1 一般求解方法介紹及分析20-21
• 2.1.2 針對(duì)翼型曲面的具體算法過(guò)程21-27
• 2.1.3 算法驗(yàn)證27-28
• 2.2 翼型曲面上壓電元件可貼范圍研究28-32
• 2.2.1 允許間隙設(shè)定和位置求解方法28-30
• 2.2.2 針對(duì)機(jī)翼翼型的壓電元件可貼范圍研究30-31
• 2.2.3 針對(duì)一般連續(xù)曲線/曲面的壓電元件可貼區(qū)域確定31-32
• 2.2.4 算法驗(yàn)證32
• 2.3 翼型曲面各點(diǎn)相關(guān)分量變換求解研究32-37
• 2.3.1 翼型曲面各點(diǎn)位置確定方法32-33
• 2.3.2 翼型曲面上相關(guān)坐標(biāo)變換33-36
• 2.3.3 變形后曲線的求解過(guò)程36-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 耦合模型有限元仿真相關(guān)問(wèn)題研究38-53
• 3.1 材料參數(shù)問(wèn)題38-43
• 3.1.1 壓電材料參數(shù)介紹38-40
• 3.1.2 三維壓電材料參數(shù)矩陣變換方法40-42
• 3.1.3 二維壓電材料參數(shù)矩陣確定方法42-43
• 3.2 單元選取問(wèn)題43-45
• 3.2.1 二維壓電單元的選取43-44
• 3.2.2 三維結(jié)構(gòu)實(shí)體單元與殼單元選擇44-45
• 3.3 整體模型創(chuàng)建問(wèn)題45-48
• 3.3.1 有限元模型的粘接問(wèn)題45-46
• 3.3.2 接觸單元的應(yīng)用46-48
• 3.3.3 整體耦合模型的創(chuàng)建過(guò)程48
• 3.4 有限元仿真分析方法準(zhǔn)確性驗(yàn)證48-50
• 3.4.1 平板結(jié)構(gòu)仿真方法準(zhǔn)確性驗(yàn)證48-49
• 3.4.2 薄壁曲面結(jié)構(gòu)仿真方法準(zhǔn)確性驗(yàn)證49-50
• 3.5 針對(duì)壓電元件的等功耗問(wèn)題50-52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 第四章 壓電元件布局規(guī)律研究53-67
• 4.1 平板上壓電元件布局規(guī)律研究53-59
• 4.1.1 最佳除冰振型的選取53-55
• 4.1.2 壓電元件在板寬度方向上布局位置的影響55-57
• 4.1.3 壓電元件貼片數(shù)量的影響57-58
• 4.1.4 壓電元件貼片集中度的影響58-59
• 4.2 翼型曲面壓電元件排布規(guī)律研究59-65
• 4.2.1 機(jī)翼模態(tài)振型描述59-61
• 4.2.2 最佳除冰振型的選取61-62
• 4.2.3 壓電元件在翼型展向上布局位置的影響62-63
• 4.2.4 壓電元件貼片數(shù)量的影響63-64
• 4.2.5 壓電元件貼片集中度的影響64-65
• 4.3 針對(duì)翼型曲面的壓電元件布局方式設(shè)計(jì)65-66
• 4.3.1 具體布局方式設(shè)計(jì)65-66
• 4.3.2 除冰效果仿真模擬66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 第五章 翼型壓電振動(dòng)除冰實(shí)驗(yàn)研究67-77
• 5.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)與搭建67-71
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)翼型相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)67-68
• 5.1.2 壓電元件選擇68
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備選擇68-69
• 5.1.4 整體實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建69-71
• 5.2 地面冷環(huán)境實(shí)驗(yàn)71-72
• 5.3 冰風(fēng)洞結(jié)冰環(huán)境實(shí)驗(yàn)72-74
• 5.4 超聲除冰過(guò)程中溫度的變化74-76
• 5.5 本章小結(jié)76-77
• 第六章 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 本文主要研究?jī)?nèi)容總結(jié)77-78
• 6.2 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)78
• 6.3 研究工作展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-84
• 致謝84-85
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文85

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1037824