基于参数化模型的大展弦比机翼颤振特性分析

发布时间：2017-10-16 02:07

  本文关键词：基于参数化模型的大展弦比机翼颤振特性分析

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【摘要】：当前参数化设计思想主要用于结构设计，本文将尝试将参数化思想用于大展弦比机翼有限元模型的建立。由于大展弦比机翼结构刚度较低，在气动载荷的作用下，容易产生较大扭转变形，，进而发生颤振。本文将对不同后掠角的大展弦比机翼进行颤振分析，以得到后掠角对颤振特性的影响，为工程应用提供一定的参考作用。 选定“捕食者”无人机机翼为原型，将其简化为包含主要参数的几何研究模型。通过在CATIA中建立各主要参数的函数关系，使用VB开发一个界面来实现自动建模，以提高设计效率。 针对颤振分析中有限元分析前处理耗时的特点，提出机翼的结构有限元参数化建模方法。构建基于有限元快速建模的驱动方法，对几何网格模型和有限元模型进行参数化描述，实现有限元模型自动建立和更新，大大提高了速度、精度和建模的标准化程度。 本文对高空、巡航速度为亚音速的大展弦比机翼进行颤振特性分析。首先计算模型的固有频率，依据偶极子格网法建立升力面平板网格模型，选用梁样条对升力面单元进行插值，建立气弹模型。分别对不同马赫数和不同后掠角下的颤振速度和颤振频率进行对比，分析认为马赫数的增大会导致颤振速度和颤振频率的降低，后掠角在大于45°时就必须考虑切线分量的影响，后掠角的增大会提高颤振速度。
【关键词】：大展弦比机翼 参数化 升力面建模 颤振分析
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V215.34
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.3 本文研究内容及意义13-14
• 2 非定常气动力理论及二元机翼的颤振分析14-31
• 2.1 非定常气动力理论14-15
• 2.1.1 线化理论14
• 2.1.2 非线性理论14-15
• 2.1.3 非定常气动力近似方法15
• 2.2 非定常气动力基本方程及其解法15-19
• 2.2.1 基本方程15-18
• 2.2.2 基本方程的基本原理及解法18-19
• 2.3 颤振的基本理论19-21
• 2.3.1 基于非定常气动力理论的颤振计算19-21
• 2.4 二元机翼的颤振分析21-29
• 2.4.1 力学模型21
• 2.4.2 二元机翼的非定常气动力计算21-29
• 2.5 影响颤振稳定性的参数29-30
• 2.6 小结30-31
• 3 参数化建模31-45
• 3.1 机翼的平面参数及其参数化31
• 3.2 翼型的生成31-37
• 3.2.1 离散点样条拟合32-33
• 3.2.2 CST 方法33-37
• 3.3 Catia 的二次开发37-39
• 3.4 有限元参数化建模39-42
• 3.4.1 网格几何模型的参数化设计40-41
• 3.4.2 几何网格模型单元生成过程和算法41-42
• 3.4.3 自动生成的几何网格模型42
• 3.5 有限元模型的生成和描述方法42-43
• 3.5.1 FE 属性定义43
• 3.5.2 网格自动生成43
• 3.6 小结43-45
• 4 大展弦比机翼的颤振分析45-58
• 4.1 大展弦比机翼颤振分析特点45-47
• 4.2 机翼结构有限元建模47-50
• 4.3 耦合方法及升力面建模50-51
• 4.3.1 气动模型的建立50-51
• 4.3.2 样条插值51
• 4.4 颤振分析51-57
• 4.4.1 颤振运动方程52
• 4.4.2 颤振的数值模拟52-57
• 4.5 小结57-58
• 5 总结与展望58-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士期间取得的研究成果64-65
• 致谢65-66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1039990