本文關鍵詞：紊流激勵下的時域顫振模態(tài)分析與顫振邊界預測研究

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【摘要】：當飛行器速度超過某一臨界速度時將會發(fā)生顫振,顫振帶來的后果也是災難性的,因此現(xiàn)代飛機在設計定型時必須進行大量顫振計算和顫振試驗,做到準確預測出飛機的顫振邊界,確保飛行包線內(nèi)不會發(fā)生顫振。顫振邊界的預測研究是飛機設計階段的重要環(huán)節(jié),特別是隨著飛機速度的提高,超音速時飛機顫振問題越來越突出,顫振特性也越復雜。而對于在飛行器設計研發(fā)階段所進行的顫振計算和顫振試驗,目前主要的研究工作是準確地預測出飛行器的顫振風速即顫振邊界。在飛機設計階段進行的顫振試驗,對試驗得到的響應信號進行分析處理,從中提取出顫振模態(tài)參數(shù)或者穩(wěn)定性參數(shù)可構(gòu)造顫振判據(jù),利用顫振判據(jù)與流速或者動壓關系,通過曲線擬合外推得到顫振邊界,這是目前基于時域信號處理分析法來預測顫振邊界的主要研究內(nèi)容。對于風洞顫振試驗,由于受各種限制,很難做到主動控制激勵,故而利用空氣紊流的自然激勵方式獲得試驗模型的亞臨界響應來預測顫振邊界。本文通過分析研究了目前多種時域信號的模態(tài)參數(shù)識別法,發(fā)展出一套適合紊流激勵下的顫振邊界預測方法。其主要步驟如下:首先對信號進行預處理再進行帶通濾波和經(jīng)驗模態(tài)分解從紊流激勵響應中分離出某一顫振模態(tài),然后利用隨機減量法或自然激勵技術從信號中提取出系統(tǒng)的自由衰減響應,其次利用矩陣束法計算出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù),最后用計算出的模態(tài)參數(shù)構(gòu)造穩(wěn)定性顫振判據(jù),根據(jù)穩(wěn)定性顫振判據(jù)與流速或者動壓的變化關系通過曲線外推來預測出顫振邊界。同時本文將對所研究的顫振判據(jù)進行誤差分析,對比得出相應結(jié)論,將通過數(shù)值仿真和風洞試驗來驗證所用方法的有效性和工程適用性,本文的研究內(nèi)容與所得結(jié)論對工程應用有一定的指導作用。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V215.34

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