带有双线性非线性全动舵面气动弹性的数值与试验研究

发布时间：2021-07-20 08:16

　　基于结构刚度非耦合,设计了在扭转方向存在双线性非线性的全动舵面,并对其开展了数值仿真与风洞试验研究。用接触对模拟双线性非线性,基于CFD/CSD耦合建立了该舵面数值仿真模型,考虑了初始接触刚度、触点震颤和接触摩擦力等因素。结果表明:初始接触刚度变化,对数值模拟所得极限环幅值几乎没有影响;采用接触时间控制能够有效解决触点震颤,使流固耦合模拟过程数值稳定;接触摩擦力增大,数值模拟所得极限环幅值减小;数值计算所得极限环幅值随动压的变化规律与风洞试验吻合。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(19)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

全动舵面的有限元模型与流固耦合监视点

图1 全动舵面的有限元模型与流固耦合监视点式中:D为分形维数,G为特征尺度系数,它们均为分形几何参数;δmax为结合面微凸体最大变形量;δc为结合面微凸体临界变形量,当δ<δc微凸体发生弹性变形,当δ>δc微凸体发生塑性变形;E、 G - 、υ和μ为结合面当量弹性模量、剪切模量、泊松比和摩擦因数;ac为临界接触面积;al为最大接触点的面积。

针对粗、中、细三套不同网格在攻角为0°、马赫数为0.4、温度为293.15 K、来流动压为16.80 kPa下,不含非线性因素全动舵面模型监视点1468的气动弹性响应如图3所示(监视点2465、597和660与其类似,不在附图)。从图中可以看出,中等网格监视点1468的响应与细网格基本完全重合,也就是说此时网格数量的增加对气动弹性响应数值模拟结果基本没有影响。由式(4)计算得粗、中等网格监视点相对于细网格的平均相对误差分别为4.63%、0.89%。因此,在保证气动弹性响应计算精度的同时,考虑到网格数量对计算时间花费,本文其余部分流固耦合数值仿真均用中等流场网格(见图4)。图4 流场网格

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFD/CSD耦合含间隙三维全动舵面气动弹性研究[J]. 黄程德,郑冠男,杨国伟,黄杰.  应用力学学报. 2018(01)
[2]前行桨叶概念旋翼动力学分析方法[J]. 陈全龙,韩景龙,员海玮.  航空学报. 2014(09)
[3]超声速及高超声速壁板颤振中的湍流边界层效应[J]. 张兵,韩景龙,钱凯.  振动工程学报. 2013(01)

博士论文
[1]带有间隙的全动舵面气动弹性问题研究[D]. 李治涛.南京航空航天大学 2017

硕士论文
[1]机械结合面接触刚度研究[D]. 党会鸿.大连理工大学 2015



本文编号：3292473