直升机稳态飞行状态旋翼振动载荷的CFD/CSD耦合分析方法
发布时间：2021-08-03 02:17
旋翼振动载荷预估是直升机动力学研究领域的一个难点,本文研究稳态飞行状态旋翼振动载荷预估的CFD/CSD耦合分析方法,对于提高旋翼振动载荷的预估精度具有重要的理论和工程实用价值。本文针对旋翼振动载荷CFD/CSD气弹耦合分析中的关键问题开展研究,重点完成如下几个方面的工作:（1）旋翼计算结构动力学（CSD）模型。基于中等变形梁理论,推导了弹性旋翼桨叶全耦合非线性运动方程,考虑桨叶单元内部刚度特性和质量特性随局部径向坐标的变化,建立了19自由度高斯梁单元,采用力积分法计算桨叶剖面振动载荷,形成了非线性旋翼结构动力学模型。以此为基础,采用Matlab语言编写了旋翼桨叶结构动力学分析的CSD代码,用于桨叶模态计算、运动与变形分析以及结构振动载荷计算;CSD模块预留了I/O接口,用于CFD、CSD之间交换数据。（2）旋翼流场CFD建模与求解。提出了适合于旋翼流场CFD网格驱动的桨叶刚体运动与弹性变形描述方法;基于流体分析软件Fluent平台,通过可拓展性接口函数（UDF）开发了旋翼桨叶刚体与弹性运动模拟的C语言程序,采用滑移+动网格的混合运动网格技术实现旋翼的旋转及挥摆扭刚柔耦合运动,最终建立了...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
桨叶剖面坐标系定义1r的表达式为：
图 2.3 桨叶剖面运动速度图 2.4 直升机前飞时气流分量内，如图 2.5 所示，由于前飞速度和桨叶旋转的影响，距离度TU 为:cos sin ( )T sU r V r l 是由于桨叶摆振速度在切向方向产生的相对气流分量。R ：cos cosR sU V
图 2.4 直升机前飞时气流分量桨盘平面内，如图 2.5 所示，由于前飞速度和桨叶旋转的影响，距离旋转中心的切向速度TU 为:cos sin ( )T sU r V r l 中第三项是由于桨叶摆振速度在切向方向产生的相对气流分量。向速度RU ：cos cosR sU V
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋翼非定常气动特性CFD模拟的通用运动嵌套网格方法[J]. 赵国庆,招启军,吴琪. 航空动力学报. 2015(03)
[2]基于非惯性系的悬停状态旋翼CFD/CSD耦合气动分析[J]. 肖宇,徐国华,招启军. 空气动力学学报. 2014(05)
[3]基于升力面自由尾迹的直升机旋翼悬停性能参数影响研究[J]. 谭剑锋,王浩文,林长亮. 航空学报. 2012(02)
[4]高效确定重叠网格对应关系的距离减缩法及其应用[J]. 杨文青,宋笔锋,宋文萍. 航空学报. 2009(02)
[5]无轴承旋翼/减摆器的气动弹性力学研究[J]. 胡新宇,韩景龙. 中国矿业大学学报. 2008(04)
[6]弹性耦合对直升机复合材料桨叶稳定性的影响[J]. 尹维龙,向锦武. 复合材料学报. 2006(04)
[7]计入桨叶运动的旋翼CFD网格设计技术[J]. 招启军,徐国华. 南京航空航天大学学报. 2004(03)
[8]直升机后掠桨尖旋翼气弹稳定性研究[J]. 杨卫东,邓景辉. 南京航空航天大学学报. 2003(03)
[9]直升机旋翼计算流体力学的研究进展[J]. 徐国华,招启军. 南京航空航天大学学报. 2003(03)
[10]预测悬停旋翼跨音速流动的一种组合自由尾流/CFD方法（英文）[J]. 曹义华,余志强,苏媛,康凯. Chinese Journal of Aeronautics. 2002(02)
博士论文
[1]直升机复合材料桨叶动力学减振优化设计研究[D]. 陈琨.南京航空航天大学 2014
[2]旋翼柔性多体系统气动弹性研究[D]. 虞志浩.南京航空航天大学 2012
[3]基于CFD/CSD耦合的旋翼气动弹性数值模拟[D]. 陈龙.南京航空航天大学 2011
[4]新型桨尖弹性旋翼气动特性的Navier-Stokes方程数值模拟[D]. 徐广.南京航空航天大学 2010
[5]旋翼非定常自由尾迹及高置信度直升机飞行力学建模研究[D]. 李攀.南京航空航天大学 2010
[6]计入桨叶结构弹性的新型桨尖旋翼流场数值模拟研究[D]. 王海.南京航空航天大学 2010
硕士论文
[1]基于CFD/CSD耦合的旋翼振动载荷预估方法研究[D]. 李建东.南京航空航天大学 2015
[2]基于全本征方程的无铰式旋翼气动弹性分析方法[D]. 王博.南京航空航天大学 2015
[3]先进几何外形复合材料旋翼桨叶弹性剪裁方法研究[D]. 殷启波.南京航空航天大学 2014
[4]复合材料旋翼桨叶参数化建模与减振优化方法研究[D]. 曹冬冬.南京航空航天大学 2013
[5]旋翼流场及气动弹性的数值模拟[D]. 钱凯.南京航空航天大学 2012
[6]基于CFD/CSD弱耦合的直升机旋翼气弹特性研究[D]. 刘成.南京航空航天大学 2011
[7]旋翼振动载荷计算与分析[D]. 孙韬.南京航空航天大学 2010
本文编号：3318724
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
桨叶剖面坐标系定义1r的表达式为：
图 2.3 桨叶剖面运动速度图 2.4 直升机前飞时气流分量内，如图 2.5 所示，由于前飞速度和桨叶旋转的影响，距离度TU 为:cos sin ( )T sU r V r l 是由于桨叶摆振速度在切向方向产生的相对气流分量。R ：cos cosR sU V
图 2.4 直升机前飞时气流分量桨盘平面内，如图 2.5 所示，由于前飞速度和桨叶旋转的影响，距离旋转中心的切向速度TU 为:cos sin ( )T sU r V r l 中第三项是由于桨叶摆振速度在切向方向产生的相对气流分量。向速度RU ：cos cosR sU V
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋翼非定常气动特性CFD模拟的通用运动嵌套网格方法[J]. 赵国庆,招启军,吴琪. 航空动力学报. 2015(03)
[2]基于非惯性系的悬停状态旋翼CFD/CSD耦合气动分析[J]. 肖宇,徐国华,招启军. 空气动力学学报. 2014(05)
[3]基于升力面自由尾迹的直升机旋翼悬停性能参数影响研究[J]. 谭剑锋,王浩文,林长亮. 航空学报. 2012(02)
[4]高效确定重叠网格对应关系的距离减缩法及其应用[J]. 杨文青,宋笔锋,宋文萍. 航空学报. 2009(02)
[5]无轴承旋翼/减摆器的气动弹性力学研究[J]. 胡新宇,韩景龙. 中国矿业大学学报. 2008(04)
[6]弹性耦合对直升机复合材料桨叶稳定性的影响[J]. 尹维龙,向锦武. 复合材料学报. 2006(04)
[7]计入桨叶运动的旋翼CFD网格设计技术[J]. 招启军,徐国华. 南京航空航天大学学报. 2004(03)
[8]直升机后掠桨尖旋翼气弹稳定性研究[J]. 杨卫东,邓景辉. 南京航空航天大学学报. 2003(03)
[9]直升机旋翼计算流体力学的研究进展[J]. 徐国华,招启军. 南京航空航天大学学报. 2003(03)
[10]预测悬停旋翼跨音速流动的一种组合自由尾流/CFD方法（英文）[J]. 曹义华,余志强,苏媛,康凯. Chinese Journal of Aeronautics. 2002(02)
博士论文
[1]直升机复合材料桨叶动力学减振优化设计研究[D]. 陈琨.南京航空航天大学 2014
[2]旋翼柔性多体系统气动弹性研究[D]. 虞志浩.南京航空航天大学 2012
[3]基于CFD/CSD耦合的旋翼气动弹性数值模拟[D]. 陈龙.南京航空航天大学 2011
[4]新型桨尖弹性旋翼气动特性的Navier-Stokes方程数值模拟[D]. 徐广.南京航空航天大学 2010
[5]旋翼非定常自由尾迹及高置信度直升机飞行力学建模研究[D]. 李攀.南京航空航天大学 2010
[6]计入桨叶结构弹性的新型桨尖旋翼流场数值模拟研究[D]. 王海.南京航空航天大学 2010
硕士论文
[1]基于CFD/CSD耦合的旋翼振动载荷预估方法研究[D]. 李建东.南京航空航天大学 2015
[2]基于全本征方程的无铰式旋翼气动弹性分析方法[D]. 王博.南京航空航天大学 2015
[3]先进几何外形复合材料旋翼桨叶弹性剪裁方法研究[D]. 殷启波.南京航空航天大学 2014
[4]复合材料旋翼桨叶参数化建模与减振优化方法研究[D]. 曹冬冬.南京航空航天大学 2013
[5]旋翼流场及气动弹性的数值模拟[D]. 钱凯.南京航空航天大学 2012
[6]基于CFD/CSD弱耦合的直升机旋翼气弹特性研究[D]. 刘成.南京航空航天大学 2011
[7]旋翼振动载荷计算与分析[D]. 孙韬.南京航空航天大学 2010
本文编号：3318724
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