考虑发动机转子陀螺效应的机翼颤振分析

发布时间：2017-10-11 14:22

  本文关键词：考虑发动机转子陀螺效应的机翼颤振分析

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【摘要】：现代大型运输机和民用客机多采用发动机翼吊式布局,且随着技术的进步,如大量复合材料的使用,现代大飞机越来越呈现出轻结构、大展弦比、大柔性等特点,这使得相应的气动弹性问题也越来越突出。在现代大飞机中,发动机重量占全机总重比例可达到10%左右,因此在系统颤振等气动弹性问题分析过程中,考虑发动机整体结构中涡轮等转子的陀螺效应的影响是极为必要的。本文针对一简化发动机-机翼模型,对系统进行有限元分析,计算机翼与发动机的动势能,通过Matlab编制偶极子网格法程序计算机翼非定常气动力分布;根据Hamilton变分原理获得系统动力学方程;由最小状态近似法将频域气动力转化到时域中来,建立系统时域状态空间方程,由根轨迹法求得系统在不同发动机转速下的颤振特性。结果表明,在特定的连接刚度下,系统颤振速度随发动机转速的升高先逐渐减小,当超过某一转速值时,又逐渐升高。接下来,运用NASTRAN建立某复杂发动机-机翼系统有限元模型和气动模型,通过复模态分析方法获得系统Campell曲线,通过颤振求解序列SOL145获得系统在不同发动机转速情况下的颤振特性,得出了一些重要结论。
【关键词】：颤振 偶极子网格法 陀螺效应 最小状态近似法 p-k法
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V215.34
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注释表10-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 研究背景12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.3 本文主要工作16-18
• 第二章 非定常气动力计算18-35
• 2.1 引言18
• 2.2 偶极子网格法18-27
• 2.2.1 核函数K的计算19-22
• 2.2.2 空气动力影响系数的计算22-25
• 2.2.3 奇异性的处理25
• 2.2.4 无量纲法洗幅值的计算25-26
• 2.2.5 算例验证26-27
• 2.3 结构与气动网格之间的相互连接27-34
• 2.3.1 无限板样条（IPS）方法28-31
• 2.3.2 线性样条（梁样条）方法31-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 发动机-机翼系统颤振分析35-55
• 3.1 引言35
• 3.2 机翼—发动机系统有限元建模35-39
• 3.2.1 机翼动能与势能计算37-39
• 3.2.2 发动机动能计算39
• 3.3 非定常气动力计算39-41
• 3.4 颤振方程41
• 3.5 最小状态近似法41-46
• 3.6 状态空间方程46-47
• 3.7 颤振计算方法47-48
• 3.7.1 P-K法47-48
• 3.7.2 根轨迹法48
• 3.8 算例分析48-54
• 3.9 本章小结54-55
• 第四章 NASTRAN在发动机-机翼系统颤振中的应用55-66
• 4.1 引言55
• 4.2 转子动力学有限元理论55-57
• 4.2.1 刚性盘55-56
• 4.2.2 弹性轴段56-57
• 4.3 系统有限元建模57-59
• 4.3.1 发动机转子系统57-59
• 4.4 转子动力学分析59-60
• 4.4.1 基本方程59-60
• 4.4.2 复模态分析方法60
• 4.5 空气动力建模60-61
• 4.5.1 空气动力网格模型60-61
• 4.5.2 结构与气动模型连接61
• 4.6 颤振分析61-65
• 4.7 本章小结65-66
• 第五章 总结与展望66-67
• 5.1 全文工作总结66
• 5.2 后续工作展望66-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 在研究生期间发表的学术论文71

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本文编号：1013007