基于流固耦合的斜激波冲击作用下曲壁板气动弹性分析

发布时间：2024-05-30 23:47

　　采用自主发展的双向流固耦合求解器,研究了斜激波冲击作用下曲壁板的气动弹性响应特性。曲壁板的几何非线性大变形运动方程采用有限差分法求解,流体控制方程基于有限体积法求解,双向流固耦合采用交错迭代算法。计算结果表明:当动压小于临界颤振动压时,曲壁板表现出静平衡状态,且随着动压的增大,壁板变形的非对称性越明显。当动压大于临界颤振动压时,壁板振动位移先增大后减小,最终达到稳定颤振状态,且该极限环颤振并不关于初始位置正负对称的。同时,随着动压的增大,壁板颤振的正向峰谷值、负向峰谷值和振幅均逐渐增大,颤振频率则逐渐减小。壁板振动响应规律并不随着壁板弯曲高度的改变而单调递增或递减,较小的弯曲高度可以降低壁板颤振临界动压值,但是当弯曲高度进一步增大后,由于气动非线性特性增强,准周期无规则运动状态被激发了出来,临界颤振动压迅速升高。

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【部分图文】：

图1斜激波作用下曲壁板颤振计算模型

无量纲动压为λ=ρ1U12a3/D,其中抗弯刚度D=Esh3/12(1-ν2)。曲壁板上表面为流场施加的气动压力载荷,下表面空腔压力[16-17]为pc=(xi/a)p1+[1-(xi/a)]p3,其中xi为斜激波冲击位置,p1和p2为入射斜激....

图9H/h对壁板λcr的影响

图8H/h对壁板变形和压力分布的影响为研究压力载荷与壁板振动位移之间的关系,图10给出了x=0.75a位置处壁板振动位移响应和表面压力响应之间的相位差。对于H/h=-1,压力与位移振动的相位基本一致,由于系统中未考虑结构的阻尼,作用在壁板上的压力载荷具有提供能量维持壁板振动的作....

图2网格和时间步对曲壁板x=0.75a位置处振动位移的影响（H/h=1)

计算区域网格采用多块结构化网格,并在y方向壁面处对网格进行加密处理。为保证计算结果的准确性,采用3套网格(150×61、201×105、301×105)进行网格无关性验证,并研究了时间步长对曲壁板颤振结果的影响。网格和时间步长对曲壁板x=0.75a位置处振动位移响应如图2所示,其....

图2网格和时间步对曲壁板x=0.75a位置处振动位移的影响（H/h=1)

图2网格和时间步对曲壁板x=0.75a位置处振动位移的影响（H/h=1)3计算结果与分析

本文编号：3984850