大展弦比复合材料机翼的气动弹性分析
发布时间：2021-02-24 21:14
高空长航时无人机由于具备很多功能而受到越来越大的重视。但由于机翼展长过大,导致无人机在高空巡航时,机翼变形往往会很大,结构具有显著的几何非线性特点。当结构发生大变形时,同时又造成气动力的改变,产生附加的气动力,附加的气动力又对结构产生作用,这是典型的流固耦合问题。对于这类问题的求解,本文采用CFD/CSD耦合方法对大展弦比复合材料机翼中涉及到的流固耦合问题进行求解,得出以下几个方面结论:首先,本文首先通过一个算例验算CFD/CSD耦合方法的可行性与准确性。然后采用CFD/CSD耦合方法对某一大展弦比复合材料机翼进行气动弹性静力学分析。结果表明,当机翼发生弹性变形后,机翼的升力系数和升阻比都有所下降,随着攻角的增大,机翼的升力系数越来越接近刚体机翼的升力系数。其次,首先在star ccm+软件中建立1-cos突风模型、正弦sin突风模型和二维沿翼展方向变速度的突风模型,然后采用CFD/CSD耦合方法对某一大展弦比复合材料机翼分别在三种不同突风模型下进行突风响应分析。结果表明,突风速度幅值与输出信号呈线性关系;在1-cos突风模型中,随着铺层角的增加,机翼翼尖最大位移和最大负向加速度绝对值...
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 气动弹性力学概论
1.2 大展弦比无人机平台发展概况
1.3 大展弦比复合材料机翼气动弹性分析研究进展
1.4 本文的内容安排
第2章 CFD/CSD耦合计算的基本理论
2.1 结构动力学原理
2.2 计算流体力学
2.2.1 流体动力学控制方程
2.2.2 控制方程的离散
2.2.3 湍流模型
2.3 CFD/CSD耦合计算的关键技术
2.3.1 耦合方式
2.3.2 动网格技术
2.3.3 数据交换
2.4 本章小结
第3章 大展弦比复合材料机翼的气动弹性分析
3.1 引言
3.2 算例验证
3.2.1 模型介绍
3.2.2 计算结果对比与分析
3.3 大展弦比复合材料机翼计算模型说明
3.3.1 结构模型
3.3.2 气动模型
3.4 大展弦比复合材料机翼气动弹性计算
3.4.1 计算结果及分析
3.5 结论
第4章 大展弦比复合材料机翼的突风响应分析
4.1 引言
4.2 突风的基本假设
4.3 1-cos型突风
4.3.1 1-cos型突风定义
4.3.2 算例及结果分析
4.4 正弦sin突风
4.4.1 正弦sin突风定义
4.4.2 算例及结果分析
4.5 二维沿翼展方向变速度的突风
4.5.1 二维沿翼展方向变速度的突风定义
4.5.2 算例及结果分析
4.6 结论
第5章 质心、弯心及压力中心对机翼动力响应的影响
5.1 引言
5.2 大展弦比机翼气动弹性动力响应建模
5.2.1 大展弦比机翼结构动力学模型
5.2.2 机翼气动模型
5.3 算例及结果讨论
5.3.1 结构模型
5.3.2 气动模型
5.3.3 质心、弯曲中心和压力中心相对位置对机翼响应的影响
5.4 结论
第6章 大展弦比复合材料机翼的颤振分析
6.1 引言
6.2 大展弦比复合材料机翼计算模型说明
6.2.1 结构模型
6.2.2 气动模型
6.2.3 阻尼计算
6.2.4 计算及结果分析
6.3 结论
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文和参加科研情况
一.论文发表情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFD/CSD与Kriging插值模型的大展弦比复合材料机翼静气动弹性优化设计[J]. 卢文书,王帅培,马元春. 应用力学学报. 2015(04)
[2]基于CFD/CSD耦合的跨声速非线性气动弹性研究[J]. 相倩. 航空科学技术. 2015(07)
[3]基于CFD/CSD分区耦合的气动弹性数值模拟[J]. 孟令兵,昂海松. 应用力学学报. 2014(06)
[4]基于RBF插值技术的CFD/CSD非线性耦合分析方法研究[J]. 刘艳,白俊强,华俊,黄江涛. 计算力学学报. 2014(01)
[5]基于CFD/CSD的大展弦比机翼气动弹性分析[J]. 景武,王孜孜,李宪开. 沈阳航空航天大学学报. 2012(02)
[6]弹性飞机阵风响应建模与减缓方案设计[J]. 吴志刚,陈磊,杨超,唐长红. 中国科学:技术科学. 2011(03)
[7]侧向随动力作用下大展弦比柔性机翼的稳定性[J]. 张健,向锦武. 航空学报. 2010(11)
[8]大展弦比复合材料机翼的突风响应[J]. 熊志刚,杨茂. 科学技术与工程. 2010(23)
[9]k-ω SST两方程湍流模型中参数影响的初步分析[J]. 周宇,钱炜祺,邓有奇,马明生. 空气动力学学报. 2010(02)
[10]大展弦比机翼的非线性气弹响应分析[J]. 冉玉国,刘会,张金梅,韩景龙. 空气动力学学报. 2009(04)
博士论文
[1]大展弦比机翼气弹设计的某些关键问题研究[D]. 任智毅.南京航空航天大学 2013
[2]基于CFD/CSD的机翼气动弹性计算研究[D]. 崔鹏.南京航空航天大学 2011
[3]带自由面水体的结构地震反应分析方法及应用[D]. 尚春雨.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]弹性飞机突风载荷分析与减缓控制[D]. 胡志明.南京航空航天大学 2016
[2]基于参数化模型的大展弦比机翼颤振特性分析[D]. 李峰.中北大学 2015
[3]弹性飞机突风载荷自适应前馈控制[D]. 高文涛.南京航空航天大学 2015
[4]柔性飞机突风响应与载荷减缓研究[D]. 刘澄澄.南京航空航天大学 2014
[5]近空间大展弦比无人机气动弹性建模与分析[D]. 符宗文.国防科学技术大学 2010
[6]大展弦比机翼的颤振分析[D]. 葛鹏.天津大学 2010
本文编号：3049952
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 气动弹性力学概论
1.2 大展弦比无人机平台发展概况
1.3 大展弦比复合材料机翼气动弹性分析研究进展
1.4 本文的内容安排
第2章 CFD/CSD耦合计算的基本理论
2.1 结构动力学原理
2.2 计算流体力学
2.2.1 流体动力学控制方程
2.2.2 控制方程的离散
2.2.3 湍流模型
2.3 CFD/CSD耦合计算的关键技术
2.3.1 耦合方式
2.3.2 动网格技术
2.3.3 数据交换
2.4 本章小结
第3章 大展弦比复合材料机翼的气动弹性分析
3.1 引言
3.2 算例验证
3.2.1 模型介绍
3.2.2 计算结果对比与分析
3.3 大展弦比复合材料机翼计算模型说明
3.3.1 结构模型
3.3.2 气动模型
3.4 大展弦比复合材料机翼气动弹性计算
3.4.1 计算结果及分析
3.5 结论
第4章 大展弦比复合材料机翼的突风响应分析
4.1 引言
4.2 突风的基本假设
4.3 1-cos型突风
4.3.1 1-cos型突风定义
4.3.2 算例及结果分析
4.4 正弦sin突风
4.4.1 正弦sin突风定义
4.4.2 算例及结果分析
4.5 二维沿翼展方向变速度的突风
4.5.1 二维沿翼展方向变速度的突风定义
4.5.2 算例及结果分析
4.6 结论
第5章 质心、弯心及压力中心对机翼动力响应的影响
5.1 引言
5.2 大展弦比机翼气动弹性动力响应建模
5.2.1 大展弦比机翼结构动力学模型
5.2.2 机翼气动模型
5.3 算例及结果讨论
5.3.1 结构模型
5.3.2 气动模型
5.3.3 质心、弯曲中心和压力中心相对位置对机翼响应的影响
5.4 结论
第6章 大展弦比复合材料机翼的颤振分析
6.1 引言
6.2 大展弦比复合材料机翼计算模型说明
6.2.1 结构模型
6.2.2 气动模型
6.2.3 阻尼计算
6.2.4 计算及结果分析
6.3 结论
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文和参加科研情况
一.论文发表情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFD/CSD与Kriging插值模型的大展弦比复合材料机翼静气动弹性优化设计[J]. 卢文书,王帅培,马元春. 应用力学学报. 2015(04)
[2]基于CFD/CSD耦合的跨声速非线性气动弹性研究[J]. 相倩. 航空科学技术. 2015(07)
[3]基于CFD/CSD分区耦合的气动弹性数值模拟[J]. 孟令兵,昂海松. 应用力学学报. 2014(06)
[4]基于RBF插值技术的CFD/CSD非线性耦合分析方法研究[J]. 刘艳,白俊强,华俊,黄江涛. 计算力学学报. 2014(01)
[5]基于CFD/CSD的大展弦比机翼气动弹性分析[J]. 景武,王孜孜,李宪开. 沈阳航空航天大学学报. 2012(02)
[6]弹性飞机阵风响应建模与减缓方案设计[J]. 吴志刚,陈磊,杨超,唐长红. 中国科学:技术科学. 2011(03)
[7]侧向随动力作用下大展弦比柔性机翼的稳定性[J]. 张健,向锦武. 航空学报. 2010(11)
[8]大展弦比复合材料机翼的突风响应[J]. 熊志刚,杨茂. 科学技术与工程. 2010(23)
[9]k-ω SST两方程湍流模型中参数影响的初步分析[J]. 周宇,钱炜祺,邓有奇,马明生. 空气动力学学报. 2010(02)
[10]大展弦比机翼的非线性气弹响应分析[J]. 冉玉国,刘会,张金梅,韩景龙. 空气动力学学报. 2009(04)
博士论文
[1]大展弦比机翼气弹设计的某些关键问题研究[D]. 任智毅.南京航空航天大学 2013
[2]基于CFD/CSD的机翼气动弹性计算研究[D]. 崔鹏.南京航空航天大学 2011
[3]带自由面水体的结构地震反应分析方法及应用[D]. 尚春雨.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]弹性飞机突风载荷分析与减缓控制[D]. 胡志明.南京航空航天大学 2016
[2]基于参数化模型的大展弦比机翼颤振特性分析[D]. 李峰.中北大学 2015
[3]弹性飞机突风载荷自适应前馈控制[D]. 高文涛.南京航空航天大学 2015
[4]柔性飞机突风响应与载荷减缓研究[D]. 刘澄澄.南京航空航天大学 2014
[5]近空间大展弦比无人机气动弹性建模与分析[D]. 符宗文.国防科学技术大学 2010
[6]大展弦比机翼的颤振分析[D]. 葛鹏.天津大学 2010
本文编号：3049952
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3049952.html
