飞行器跨声速气动弹性数值分析

将流体和结构运动方程分别构造为含子迭代的计算格式,发展了一种紧耦合气动弹性分析方法.其中流体计算的空间离散采用改进的HLLEW(Harten—Lax-van Leer-Einfeldt-Wada)格式. TFI(transfinite inter- polation)方法用于生成随结构变形的自适应多块动网格.利用所发展的方法,对-翼-身-尾气动外形,数值预测了马赫数在0.3-1.3范围内的气动颤振边界.并详细研究了时间步长、子迭代步数、初始流场、耦合方法、疏密网格对颤振计算结果的影响.     

时变系统地面颤振模拟试验方法研究

地面颤振模拟试验是一种颤振验证的全新试验技术,可作为当前颤振验证试验手段的有效补充。飞行器在实际飞行过程中,结构的动力学特性及承受的载荷是不断变化的,对于受气动加热影响的高超声速飞行器,这一时变特性则更加显著。本研究提出了基于代理模型的时变参数非定常气动力模型建模方法,建立了基于PID控制器的时变系统地面颤振试验方法,并通过标准试验件进行测试验证。试验结果表明,本研究提出的非定常气动力建模方法能够准确获得具有时变特性的气动力模型,建立的地面颤振试验方法能够有效应对颤振系统的时变特性获得准确的结构颤振边界数据。     

CFD／CSD紧耦合及新型动网格方法在气动弹性模拟中的应用

研发出一套基于紧耦合的CFD／CSD耦合方法和程序。非定常流场求解采用混合网格有限体积方法,时间离散采用基于LU-SGS隐式格式的双时间步长法。通过求解雷诺平均Navier—Stokes方程模拟了三维机翼的跨音速气动弹性现象。得到了其颤振边界,与风洞实验结果吻合较好,验证了方法和程序的有效性和实用意义。同时将Delau...     

对于叶轮机气动弹性力学一个基本假设的讨论

“在一个叶片排中叶片间相角为常数”是叶轮机气动弹性力学至今沿用的基本假设。但事实表明,当颤振发作时,叶片排中各叶片不仅动应力不同,而且叶片间相角亦非常数。解除了此基本假设的约束之后,本文发展了一种新的模型和计算方法。计算结果与实验数据对比表明,当气动弹性失稳时,叶片排中诸叶片动应力之所以不相等,叶片间相角并非常数是一个主要原因。     

考虑热效应的气动伺服弹性分析方法研究

高速飞行器气动加热效应会影响飞行器结构动力学特性,从而影响飞行器气动伺服弹性(ASE)稳定性,这就是热气动伺服弹性问题。在考虑热效应的飞行器动力学特性分析的基础上,结合非定常气动力分析,提出了一种考虑气动加热效应的飞行器ASE分析方法。结合工程算例,验证了该方法的有效性,并研究了热效应对飞行器ASE稳定性的影响。最后,对飞行器热气动伺服弹性设计提出了一些建议。     

航空发动机叶片气动弹性动力响应的数值方法研究进展

流动诱发振动造成的航空发动机叶片高周疲劳失效问题深受关注.对叶片的气动弹性动力响应研究的数值方法及进展进行了回顾,总结了航空发动机叶片振动响应实验研究和数值模拟研究的典型成果与特点,并对未来研究发展趋势进行展望.指出进一步的机理研究将集中于不稳定流动因素引发叶片强迫振动发作规律的探索以及更贴近流固耦合物理机制的气动弹性数值模拟方法的发展;在工程需求牵引下,建立适用于工程预测的动力响应分析模型,在设计过程中科学评价叶片气动弹性动力响应问题的潜在风险和发展流动控制基础上的气动阻尼减振技术值得进一步关注.      

翼型厚度对气动弹性特性的影响

结合基于$k$-$\omega$的SST两方程湍流模型,求解雷诺平 均Navier-Stokes方程获得定常和非定常气动力,耦合翼型弹性运动方程,在时间 域内模拟了不同厚度对称翼型在不同迎角下的气动弹性动态过程, 并重点研究了较大迎角下的不同厚度翼型流场特征和气动弹性的性质,研究结果表明：在论 文所涉及的参数情况下,对于迎角从零到大迎角范围,翼型颤振临界速度随迎角的变化不是 单调的. 翼型颤振临界速度迅速下降的起始迎角比最大升力系数对应的迎角小很多.     

序

2009年4月3日,中国科学院力学研究所、中国工程物理研究院、中国科学技术大学、中国空气动力学研究与发展中心、中国航天空气动力技术研究院、总参工程兵三所和中国力学学会联合举办纪念郭永怀先生百年诞辰暨学术报告会.郭永怀先生是中国近代力学事业的奠基人之一.他不仅参与了中国20世纪五六十年代的力学学科规划,支持和规划近代力学大型实验装置的战略布局,并身体力行地倡导了高速空气动力学、磁流体力学和爆炸力学等新兴学科,培养青年力学人才.     

考虑几何非线性的复合材料机翼气动弹性分析

本文研究结构几何非线性与气动力非平面效应对大展弦比复合材料机翼的气动弹性行为的影响．将非线性有限元法与曲面涡格法结合，计算机翼静气动弹性变形；通过曲面偶极子格网法结合静气动弹性平衡位置处的结构切线刚度，建立气动弹性方程并求解得到机翼颤振速度．针对板模型机翼，分析了迎角对机翼几何非线性气动弹性特性的影响．结果表明：本文复合材料板模型机翼的颤振形式不受水平弯曲模态影响，属于经典弯扭颤振；在几何非线性的影响下，机翼扭转频率随结构变形增大而明显减小，颤振速度随迎角增大而减小．     

一种基于拓扑优化的舵面仿生多级分叉结构设计

新型面对称高速飞行器面临着宽速域、宽动压飞行条件，受到此类飞行器装载与装填比要求的限制，飞行器的主要承力结构重量较低，为了突破传统结构设计方法面临的结构减重极限，文章提出了一种基于拓扑结构轻质化的优化设计方法.该方法的主要思想为根据具体的载荷工况，在优化区域中获得最优的传力路径.通过对面对称高速飞行器的舵应用此优化方法，在多种载荷作用下，获得了多级分叉的仿生结构.通过验证计算表明设计得到的结构不仅重量减轻，还能够满足静气动弹性变形与强度要求，从而验证了此方法进行结构设计的可行性.