紊流激励下的时域颤振模态分析与颤振边界预测研究

发布时间：2017-11-09 20:01

  本文关键词：紊流激励下的时域颤振模态分析与颤振边界预测研究

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【摘要】：当飞行器速度超过某一临界速度时将会发生颤振,颤振带来的后果也是灾难性的,因此现代飞机在设计定型时必须进行大量颤振计算和颤振试验,做到准确预测出飞机的颤振边界,确保飞行包线内不会发生颤振。颤振边界的预测研究是飞机设计阶段的重要环节,特别是随着飞机速度的提高,超音速时飞机颤振问题越来越突出,颤振特性也越复杂。而对于在飞行器设计研发阶段所进行的颤振计算和颤振试验,目前主要的研究工作是准确地预测出飞行器的颤振风速即颤振边界。在飞机设计阶段进行的颤振试验,对试验得到的响应信号进行分析处理,从中提取出颤振模态参数或者稳定性参数可构造颤振判据,利用颤振判据与流速或者动压关系,通过曲线拟合外推得到颤振边界,这是目前基于时域信号处理分析法来预测颤振边界的主要研究内容。对于风洞颤振试验,由于受各种限制,很难做到主动控制激励,故而利用空气紊流的自然激励方式获得试验模型的亚临界响应来预测颤振边界。本文通过分析研究了目前多种时域信号的模态参数识别法,发展出一套适合紊流激励下的颤振边界预测方法。其主要步骤如下:首先对信号进行预处理再进行带通滤波和经验模态分解从紊流激励响应中分离出某一颤振模态,然后利用随机减量法或自然激励技术从信号中提取出系统的自由衰减响应,其次利用矩阵束法计算出系统的模态参数,最后用计算出的模态参数构造稳定性颤振判据,根据稳定性颤振判据与流速或者动压的变化关系通过曲线外推来预测出颤振边界。同时本文将对所研究的颤振判据进行误差分析,对比得出相应结论,将通过数值仿真和风洞试验来验证所用方法的有效性和工程适用性,本文的研究内容与所得结论对工程应用有一定的指导作用。
【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】：2016
【分类号】：V215.34

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本文编号：1163339