几何大变形非线性气动弹性数值方法研究

发布时间：2021-03-13 15:02

　　飞行器结构大变形会带来复杂的非线性气动弹性问题。一方面,几何大变形会显著地改变飞行器的气动特性,造成气动载荷的极端变化;另一方面,在变形过程中机翼的材料很容易超出强度极限。在实际工程问题中已经出现了由于非线性气动弹性效应引发的飞行器解体事故。因此,非线性气动弹性效应是新型无人飞行器设计中必须考虑的问题。目前,对于三维结构的大幅值运动非线性气动弹性问题还缺乏比较系统和深入的研究。几何大变形非线性气动弹性问题研究对于探索大柔性飞行器在颤振边界附近的气动力载荷、结构响应以及飞行力学稳定性有重要意义。几何大变形非线性气动弹性建模的难点主要涉及到三个方面:1)大变形引起的结构非线性;2)结构大变形引起的非定常气动力;3)结构非线性与非定常气动力之间的耦合。本文针对这三个问题,以三维平板结构为研究对象,建立非线性气动弹性时域仿真模型,对柔性飞行器非线性气动弹性行为特性进行探索。本文的研究内容、主要结论和创新点如下:1.研究了不同的结构几何非线性有限元求解方法模拟大幅值气动弹性响应的能力。以标准模型切尖三角翼为研究对象,对比了多变量实体壳单元与von Karmann非线性板单元、共旋壳单元以及ANS... 

【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：141 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

初始构形协变坐标系及位置矢量

参数坐标系、初始坐标系和现时坐标系

实体壳非线性有限元求解流程

【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性飞机大变形曲面气动力计算及配平分析[J]. 刘燚,谢长川,王立波,胡锐,杨超.  工程力学. 2015(10)
[2]气动弹性计算中网格变形方法研究进展[J]. 张伟伟,高传强,叶正寅.  航空学报. 2014(02)
[3]柔性翼型的气动弹性建模与颤振特性分析[J]. 尹维龙,田东奎.  哈尔滨工业大学学报. 2012(09)
[4]柔性扑翼非定常涡格法气动计算的改进与实现[J]. 贺红林,周翔.  航空学报. 2010(06)
[5]大展弦比柔性机翼的气动弹性分析[J]. 谢长川,吴志刚,杨超.  北京航空航天大学学报. 2003(12)



本文编号：3080433