基于Generalized-α算法,推導(dǎo)得出了基于co-rotational（共旋）有限元格式的三角形平板殼結(jié)構(gòu)非線性動力學(xué)近似能量守恒算法,該算法在每個時間步長內(nèi)使用動力學(xué)平衡方程預(yù)估-校正迭代方法來保證算法的穩(wěn)定性。結(jié)合計算流體力學(xué)方法（CFD）和松耦合求解策略發(fā)展了薄殼結(jié)構(gòu)非線性氣動彈性求解方法。采用本文所述方法,針對Prandtl平板連接翼結(jié)構(gòu),對其在兩種不同飛行條件下的瞬態(tài)響應(yīng)進行了仿真。當(dāng)攻角為正且動壓較大時,連接翼的響應(yīng)出現(xiàn)了三個振動平衡位置,并且達到靜氣動彈性平衡時其變形為弦向低頭展向向下彎曲;當(dāng)攻角為正且動壓較小時,連接翼的振動響應(yīng)只出現(xiàn)了一個平衡位置,且其靜氣動彈性變形構(gòu)型為弦向低頭展向向上彎曲。仿真結(jié)果表明,連接翼結(jié)構(gòu)的氣動彈性響應(yīng)較一般單翼更為復(fù)雜,因此,在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中需要采用高保真度的分析手段對連接翼結(jié)構(gòu)的氣動彈性特性進行分析。 

【文章來源】：空天防御. 2019,2(02)

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖１松耦合策略流程Ｆｉｇ．１Ｌｏｏｓｅｃｏｕｐｌｉｎｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅ

空天防御第２卷示所有氣動空間體網(wǎng)格點的位移增量；ｄｘａｖａｌｌ，ｄｙａｖａｌｌ，ｄｚａｖａｌｌ表示所有氣動物面網(wǎng)格點的位移增量。采用徑向基函數(shù)方法進行插值計算，由于是整體插值方法，很容易引起對稱面上的網(wǎng)格變形，比如，受到結(jié)構(gòu)插值點的影響，根部固支機翼的根部會產(chǎn)生變形。對于這種情況一般有兩種解決方法：一種是在上一步物面變形的基礎(chǔ)上再進行一次徑向基函數(shù)插值，此時的插值點除了變形物面上所有的點之外，還應(yīng)該增加對稱面上的控制點，且這些點的位移設(shè)置為０；另一種方法是使用衰減函數(shù)對徑向基函數(shù)插值得到的網(wǎng)格進行對稱面法向變形量修正，一般對稱面的位置�。剑疤�，則其修正公式為ｄｙ＝ｄｙＲＢＦ（１－ｅ－σｙ）（４２）式中：ｙ為氣動網(wǎng)格節(jié)點到對稱面的距離；σ為用戶指定參數(shù)，本文計算時取σ＝１００。４數(shù)值仿真采用前文所述方法，針對一個Ｐａｎｄｔｌ平板連接翼結(jié)構(gòu)進行氣動彈性響應(yīng)計算。圖２給出了連接翼的幾何參數(shù)，其中結(jié)構(gòu)材料為鋁合金，其彈性模量Ｅ＝７．０×１０９ＧＰａ，ρ＝２８００ｋｇ／ｍ３，泊松比ν＝０．３３，厚度ｈ＝３．０ｍｍ。連接翼下翼為后掠翼，上翼為前掠翼，上、下翼無安裝角。翼根部采用固支邊界條件，Ｐ１和Ｐ２為位移監(jiān)測點，計算狀態(tài)為來流馬赫數(shù)Ｍａ＝０．３，攻角Ａ＝５°，海平面高度分別�。瑁保剑担耄砗停瑁玻剑保埃耄韮煞N（工況１為ｈ１＝５ｋｍ，工況２為ｈ２＝１０ｋｍ）。圖２Ｐｒａｎｄｔｌ平板連接翼結(jié)構(gòu)Ｆｉｇ．２Ｐｒａｎｄｔｌｐｌａｎｅｊｏｉｎｅｄ－ｗｉｎｇｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉ

空天防御第２卷示所有氣動空間體網(wǎng)格點的位移增量；ｄｘａｖａｌｌ，ｄｙａｖａｌｌ，ｄｚａｖａｌｌ表示所有氣動物面網(wǎng)格點的位移增量。采用徑向基函數(shù)方法進行插值計算，由于是整體插值方法，很容易引起對稱面上的網(wǎng)格變形，比如，受到結(jié)構(gòu)插值點的影響，根部固支機翼的根部會產(chǎn)生變形。對于這種情況一般有兩種解決方法：一種是在上一步物面變形的基礎(chǔ)上再進行一次徑向基函數(shù)插值，此時的插值點除了變形物面上所有的點之外，還應(yīng)該增加對稱面上的控制點，且這些點的位移設(shè)置為０；另一種方法是使用衰減函數(shù)對徑向基函數(shù)插值得到的網(wǎng)格進行對稱面法向變形量修正，一般對稱面的位置�。剑疤�，則其修正公式為ｄｙ＝ｄｙＲＢＦ（１－ｅ－σｙ）（４２）式中：ｙ為氣動網(wǎng)格節(jié)點到對稱面的距離；σ為用戶指定參數(shù)，本文計算時取σ＝１００。４數(shù)值仿真采用前文所述方法，針對一個Ｐａｎｄｔｌ平板連接翼結(jié)構(gòu)進行氣動彈性響應(yīng)計算。圖２給出了連接翼的幾何參數(shù)，其中結(jié)構(gòu)材料為鋁合金，其彈性模量Ｅ＝７．０×１０９ＧＰａ，ρ＝２８００ｋｇ／ｍ３，泊松比ν＝０．３３，厚度ｈ＝３．０ｍｍ。連接翼下翼為后掠翼，上翼為前掠翼，上、下翼無安裝角。翼根部采用固支邊界條件，Ｐ１和Ｐ２為位移監(jiān)測點，計算狀態(tài)為來流馬赫數(shù)Ｍａ＝０．３，攻角Ａ＝５°，海平面高度分別取ｈ１＝５ｋｍ和ｈ２＝１０ｋｍ兩種（工況１為ｈ１＝５ｋｍ，工況２為ｈ２＝１０ｋｍ）。圖２Ｐｒａｎｄｔｌ平板連接翼結(jié)構(gòu)Ｆｉｇ．２Ｐｒａｎｄｔｌｐｌａｎｅｊｏｉｎｅｄ－ｗｉｎｇｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉ

【參考文獻】：
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本文編號：3428085