基于結(jié)構(gòu)剛度非耦合,設(shè)計了在扭轉(zhuǎn)方向存在雙線性非線性的全動舵面,并對其開展了數(shù)值仿真與風(fēng)洞試驗研究。用接觸對模擬雙線性非線性,基于CFD/CSD耦合建立了該舵面數(shù)值仿真模型,考慮了初始接觸剛度、觸點震顫和接觸摩擦力等因素。結(jié)果表明:初始接觸剛度變化,對數(shù)值模擬所得極限環(huán)幅值幾乎沒有影響;采用接觸時間控制能夠有效解決觸點震顫,使流固耦合模擬過程數(shù)值穩(wěn)定;接觸摩擦力增大,數(shù)值模擬所得極限環(huán)幅值減小;數(shù)值計算所得極限環(huán)幅值隨動壓的變化規(guī)律與風(fēng)洞試驗吻合。 

【文章來源】：振動與沖擊. 2020,39(19)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

全動舵面的有限元模型與流固耦合監(jiān)視點

圖1 全動舵面的有限元模型與流固耦合監(jiān)視點式中:D為分形維數(shù),G為特征尺度系數(shù),它們均為分形幾何參數(shù);δmax為結(jié)合面微凸體最大變形量;δc為結(jié)合面微凸體臨界變形量,當(dāng)δ<δc微凸體發(fā)生彈性變形,當(dāng)δ>δc微凸體發(fā)生塑性變形;E、 G - 、υ和μ為結(jié)合面當(dāng)量彈性模量、剪切模量、泊松比和摩擦因數(shù);ac為臨界接觸面積;al為最大接觸點的面積。

針對粗、中、細(xì)三套不同網(wǎng)格在攻角為0°、馬赫數(shù)為0.4、溫度為293.15 K、來流動壓為16.80 kPa下,不含非線性因素全動舵面模型監(jiān)視點1468的氣動彈性響應(yīng)如圖3所示(監(jiān)視點2465、597和660與其類似,不在附圖)。從圖中可以看出,中等網(wǎng)格監(jiān)視點1468的響應(yīng)與細(xì)網(wǎng)格基本完全重合,也就是說此時網(wǎng)格數(shù)量的增加對氣動彈性響應(yīng)數(shù)值模擬結(jié)果基本沒有影響。由式(4)計算得粗、中等網(wǎng)格監(jiān)視點相對于細(xì)網(wǎng)格的平均相對誤差分別為4.63%、0.89%。因此,在保證氣動彈性響應(yīng)計算精度的同時,考慮到網(wǎng)格數(shù)量對計算時間花費,本文其余部分流固耦合數(shù)值仿真均用中等流場網(wǎng)格(見圖4)。圖4 流場網(wǎng)格

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于CFD/CSD耦合含間隙三維全動舵面氣動彈性研究[J]. 黃程德,鄭冠男,楊國偉,黃杰.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報. 2018(01)
[2]前行槳葉概念旋翼動力學(xué)分析方法[J]. 陳全龍,韓景龍,員�，|.  航空學(xué)報. 2014(09)
[3]超聲速及高超聲速壁板顫振中的湍流邊界層效應(yīng)[J]. 張兵,韓景龍,錢凱.  振動工程學(xué)報. 2013(01)

博士論文
[1]帶有間隙的全動舵面氣動彈性問題研究[D]. 李治濤.南京航空航天大學(xué) 2017

碩士論文
[1]機械結(jié)合面接觸剛度研究[D]. 黨會鴻.大連理工大學(xué) 2015



本文編號：3292473