發(fā)布時間：2017-07-29 06:28

  本文關(guān)鍵詞：大展弦比輕質(zhì)機(jī)翼的失速顫振控制

  更多相關(guān)文章： 氣動彈性 數(shù)值模擬 顫振 合成射流 頻率控制 相位控制

【摘要】：飛機(jī)自出現(xiàn)以來就伴隨著氣動彈性問題,眾多因氣動彈性問題導(dǎo)致的重大事故不勝枚舉。近年來,高空長航時(High Altitude Long-Endurance,HALE)太陽能飛行器因在軍事、民用方面應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn),其研究備受關(guān)注。為使飛行器盡量輕量化,并且盡量多的獲得太陽能用以提供飛行動力,這類飛行器大多采用大展弦比輕質(zhì)材料機(jī)翼。這種機(jī)翼柔性大,氣動彈性性能差,顫振問題突出。為解決飛機(jī)輕量化與剛度不足之間的矛盾,出現(xiàn)了主動氣動彈性機(jī)翼(Active Aeroelastic Wing,AAW)設(shè)計技術(shù)。這種方法將氣動力作用導(dǎo)致的機(jī)翼變形通過主動控制系統(tǒng)操作控制面運(yùn)動反饋到機(jī)翼上,使機(jī)翼產(chǎn)生希望變形或運(yùn)動。受到AAW技術(shù)的啟發(fā),可利用基于合成射流的主動流動控制技術(shù)控制機(jī)翼周圍流場來改善機(jī)翼受到的氣動載荷,從而達(dá)到抑制顫振的目的。本文首先探討了飛行器在升空和巡航狀態(tài)下可能遭遇的各類氣動載荷,包括在穿越對流層時極易出現(xiàn)的突風(fēng)、湍流和大迎角狀態(tài)的脈動氣動載荷,以及在巡航狀態(tài)下的定常氣動載荷,給出了這幾種氣動載荷的描述方法。在對氣動載荷分析的基礎(chǔ)上,基于閉口薄壁梁理論和Hamilton原理,采用格羅斯曼準(zhǔn)定常氣動力模型建立三維機(jī)翼兩自由度氣動響應(yīng)模型,并采用伽遼金方法進(jìn)行求解。運(yùn)用建立的模型分別討論了大展弦比機(jī)翼的靜變形,扭轉(zhuǎn)發(fā)散,顫振和突風(fēng)、湍流響應(yīng)等氣動彈性問題,得到一系列有意義的結(jié)論。為探討合成射流主動流動控制技術(shù)用于機(jī)翼的失速顫振抑制。使用FLUENT流體仿真軟件對各迎角下E214翼型的繞流流場進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了迎角對氣動載荷特性的影響,以及大迎角狀態(tài)下脈動氣動載荷形成機(jī)理和頻率特性。通過對加入合成射流后不同迎角下E214翼型的繞流流場的數(shù)值模擬,討論了合成射流對氣動載荷的影響。為研究抑制機(jī)翼大迎角下失速顫振的合成射流對脈動氣動載荷的頻率控制和相位控制方法,以18°迎角的情況為例研究了合成射流對大迎角下脈動氣動載荷頻率和相位的控制,并且得到了合成射流實現(xiàn)頻率控制和相位控制的頻率-速度范圍。
【關(guān)鍵詞】：氣動彈性 數(shù)值模擬 顫振 合成射流 頻率控制 相位控制
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V215.34
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 氣動彈性問題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 氣動載荷研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 機(jī)翼顫振問題的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 合成射流主動流動控制技術(shù)及其研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 合成射流技術(shù)概述14-15
• 1.3.2 合成射流技術(shù)的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 本文研究目的與內(nèi)容16-19
• 1.4.1 研究目的16-17
• 1.4.2 研究內(nèi)容17-19
• 第2章 氣動載荷及薄壁結(jié)構(gòu)機(jī)翼的氣動響應(yīng)19-42
• 2.1 引言19
• 2.2 巡航狀態(tài)下的定常氣動載荷19-22
• 2.3 突風(fēng)和連續(xù)湍流作用下的氣動載荷的描述22-24
• 2.3.1 離散突風(fēng)載荷的時域描述22-23
• 2.3.2 脈動氣動載荷頻域描述23-24
• 2.4 薄壁結(jié)構(gòu)機(jī)翼的氣動響應(yīng)模型24-29
• 2.4.1 機(jī)翼結(jié)構(gòu)的簡化24-25
• 2.4.2 剪切中心25-26
• 2.4.3 氣動響應(yīng)模型26-29
• 2.5 靜氣動彈性分析及扭轉(zhuǎn)發(fā)散速度29-31
• 2.6 動氣動彈性分析31-40
• 2.6.1 準(zhǔn)定常氣動載荷下機(jī)翼的顫振頻率及臨界顫振速度31-36
• 2.6.2 離散突風(fēng)作用下的氣動響應(yīng)36-39
• 2.6.3 周期性脈動氣動載荷下的氣動響應(yīng)39-40
• 2.7 本章小結(jié)40-42
• 第3章 機(jī)翼周圍流場的數(shù)值模擬42-59
• 3.1 引言42-43
• 3.2 數(shù)值模擬前處理43-44
• 3.3 數(shù)值模擬44-50
• 3.3.1 計算模型44-46
• 3.3.2 初始條件和邊界條件46-47
• 3.3.3 控制方程的離散47-49
• 3.3.4 求解方法49-50
• 3.4 數(shù)值模擬結(jié)果50-58
• 3.4.1 模擬結(jié)果及驗證50-54
• 3.4.2 脈動氣動載荷及形成機(jī)理54-57
• 3.4.3 脈動氣動載荷頻率特性57-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第4章 合成射流對氣動載荷控制的研究59-74
• 4.1 引言59
• 4.2 FLUENT中合成射流的設(shè)置59-60
• 4.3 合成射流對氣動載荷特性的影響60-64
• 4.3.1 合成射流作用下的氣動載荷60-61
• 4.3.2 合成射流參數(shù)對氣動載荷頻率特性的影響61-64
• 4.4 頻率控制和相位控制的概念64-65
• 4.5 合成射流的頻率控制65-67
• 4.6 合成射流的相位控制67-73
• 4.6.1 合成射流相位控制的判斷方法68-70
• 4.6.2 合成射流相位控制有效參數(shù)區(qū)域70-73
• 4.7 本章小結(jié)73-74
• 總結(jié)與展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-81
• 致謝81-82
• 附錄A(攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄)82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：587845