翼型颤振分析的时域方法

使用全耦合法预测了翼型NLR7301的颤振边界.在流体域的动网格上,通过求解非定常的雷诺平均N-S方程,计算出翼型表面的非定常气动力.在耦合了翼型的结构动力学方程后,得到翼型表面的变形位移,通过变形网格技术对流体域的网格进行更新.在此基础上利用时间推进的方法模拟了翼型的自激振动过程.     

电控箱粘弹性环状隔振器偏心阻尼特性研究

为了更精确地分析不同工况下,偏心对装配有多层环状隔振器的悬臂掘进机电控箱减振效果的影响,在考虑电控箱因为质量分布不均发生偏心的情况下,利用拉格朗日方程建立电控箱有偏心和外载情况下的运动微分方程,采用精细积分法对方程进行精确求解,并通过Simulink对向左横扫及钻进两种不同的工况下电控箱的振动情况进行仿真。结果表明:在掘进机向左横扫或钻进工况下,当电控箱的偏心距e_x从0 m增大到0. 10 m时,电控箱z向的振动加速度增幅81. 11%,绕x轴的振动角加速度增幅73. 73%;当电控箱的偏心距e_y从0 m增大到0. 10 m时,电控箱z向的振动加速度增幅 117. 34%,绕x轴的振动角加速度增幅 102. 68%.在向左横扫及钻进工况,偏心距e_y对电控箱振动加速度的影响要更加明显。     

鱼类游动的N—S方程数值模拟

通过求解二维守恒型非定常流动N-S方程,对鱼类运动时鱼体周围二维非定常流场进行数值模拟,数值计算空间采用有限体积离散,时间推进格式采用Jameson的双时间法。描述了各状态鱼体模型、计算网格的生成方法和数值计算方法。结合计算结果对鱼类游动时反卡门涡街的形成和鱼体推力的产生机理进行了分析,并对不同斯特哈尔数对推力的影响进行了研究。结果表明：非定常N-S方程数值方法能够正确模拟鱼体运动时的流场和反卡门涡街的形成;产生明显推力的St数的范围是0．23～0．53,而且在0．35处推力达到最大。     

钻石背弹翼的静气动弹性研究

使用动网格技术耦合结构模型和气动模型,利用逐次迭代法计算钻石背弹翼的气动弹性变形.使用模态法构造结构模型,求解N-S方程计算气动力.计算了不同刚度弹翼的气动弹性变形以及变形对气动特性的影响并与实验结果对比.结果表明:钻石背弹翼的气动弹性变形量越大,其法向力越小;柔性钻石背弹翼小直径炸弹的法向力大小以及随攻角变化趋势与计算风洞实验结果接近;钻石背弹翼两侧非对称变形会引起滚转力矩,并且滚转力矩随攻角增大而增大.     

弹丸激励下身管和摇架耦合系统动力学分析

为了研究弹丸、摇架与轴向运动身管耦合系统的振动特性,根据哈密顿原理推导出移动弹丸激励下身管和摇架系统的振动方程,采用修正的伽辽金法将时变方程离散,运用四阶龙格-库塔法进行数值计算,结合算例验证了方程的正确性,研究了摇架和弹丸的惯性效应对身管振动特性的影响.研究结果表明:所建立的含摇架的耦合系统模型可以综合考虑摇架角运动和扰动力矩的影响,丰富了身管振动影响因素的研究内容;增大弹丸加速度和减小弹丸质量偏心距有利于减小炮口振动响应.     

轴流压气机失速特性的仿真研究

采用气动结构松耦合技术研究了飞翼布局无人机的方向舵嗡鸣响应及副翼、升降舵及襟翼的振动时域响应。首先建立较为详细的飞翼布局无人机的结构模型和气动模型,基于雷诺平均的N-S方程建立流体控制方程和结构动力学方程的耦合求解技术;气动计算中的网格变形技术采用非结构动网格,其中动网格更新技术采用弹簧近似光滑和局部网格重构组合方法;基于LU-SGS子迭代的时间推进技术和HLLEW的空间离散方法进行气动数据的计算,湍流模型采用SST湍流模型,采用三维插值技术进行气动与结构耦合界面结构变形位移与气动力载荷之间数据的传递;在方向舵转轴端部设置方向舵偏转运动的约束方程;基于提出的气动结构松耦合方法计算飞翼无人机方向舵偏转引起的方向舵嗡鸣和全机的方向舵、副翼、升降舵及襟翼振动的时域响应;并研究了旋转角频率参数变化对飞翼无人机全机振动响应特性的影响。研究表明旋转角频率对方向舵的偏转响应和副翼、升降舵及襟翼的振动响应频率影响较大。     

跨声速静气动弹性结构响应分析

采用动态网格生成和CVT数字插值技术构成了CFD/CSD耦合计算数据交换界面,结构运动方程采用有限元求解,气动载荷求解则用非定常N-S方程的双时间有限体积推进,外时间为物理时间,与结构运动方程同步迭代,松耦合求解了机翼受气动载荷作用的静气动弹性。最后得到了机翼在M∞ =0 8395,α=5 06°的CFD/CSD耦合计算的收敛值。详细分析了机翼受静气动弹性过程中结构响应和气动特性随时间变化的效应,初步研究结果表明:这种松耦合方法求解非线性气动弹性问题是可行的。     

燃气轮机涡轮叶片气场耦合仿真研究

采用有限差分方法开发了气冷涡轮气弹耦合求解器。该求解器分别在流动区域求解时间平均N-S方程,在固体区域求解振动方程,在流固边界则施加了气弹耦合边界条件。在流动问题求解中,采用了B-L代数湍流模型封闭时均N-S方程,采用三阶AUSMPW 差分格式离散对流项,并采用隐式LU-SGS格式求解离散后的代数方程;振动问题则采用显式格式求解;采用代数网格法进行固体区域动态网格生成。采用该耦合求解器对某涡轮级动叶的振动响应问题进行了数值仿真,研究表明：所开发的耦合求解器能够用于振动响应问题的分析,同时本算例中涡轮动叶的振动不存在发散现象,并且叶片振动对流动的影响很小     

气体稀薄效应对微机电系统(MEMS)气体轴承-转子系统不平衡响应的影响

为研究气体稀薄效应对微机电系统(MEMS)气体轴承-转子系统不平衡响应的影响,给出了MEMS气体轴承-转子系统运动方程和MEMS气体轴承的雷诺方程;利用双向隐式差分算法,给出了修正雷诺方程的详细数值求解过程;将转子运动方程与雷诺方程相结合,采用4阶龙格-库塔方法计算分析了气体稀薄效应对气体轴承-转子系统不平衡响应的影响。研究结果显示,考虑气体稀薄效应后,当质量偏心距较大时,MEMS气体轴承-转子系统的失稳轴颈转速较大,表明合适的偏心质量有助于改善系统的稳定性;在相同的质量偏心距下,考虑气体稀薄效应时气体轴承-转子系统在较低轴颈转速处出现峰值,表明此时不平衡偏心质量对气体轴承-转子系统运动的影响增大。     

燃气轮机涡轮级气弹耦合仿真研究(英文)

采用有限差分方法开发了气冷涡轮气弹耦合求解器。该求解器分别在流动区域求解时间平均N-S方程。在固体区域求解振动方程,在流固边界则施加了气弹耦合边界条件。在流动问题求解中,采用了B-L代数湍流模型封闭时均N-S方程,采用三阶AUSMPW+差分格式离散对流项,并采用隐式LU-SGS格式求解离散后的代数方程;振动问题则采用显式格式求解;采用代数网格法进行固体区域动态网格生成。采用该耦合求解器对某涡轮级动叶的振动响应问题进行了数值仿真,研究表明:所开发的耦合求解器能够用于振动响应问题的分析,同时本算例中涡轮动叶的振动不存在发散现象,并且叶片振动对流动的影响很小。     

基于锁相跟踪和惯组的旋转弹滚转角估计方法

为解决微惯性测量组合测量旋转弹滚转角的问题,在对旋转弹角运动特性进行分析研究的基础上,建立微惯性测量组合测量滚转姿态的数学模型,提出基于锁相跟踪算法和微惯性测量组合的旋转弹滚转角估计方法. 该方法对基于三阶锁相环的锁相跟踪算法及其特性进行研究,根据旋转弹角运动特性和微惯性测量组合测量信号特性确定三阶锁相环环路滤波参数,并建立基于三阶锁相环和微惯性测量组合的旋转弹滚转角估计模型,即可根据模型进行锁相跟踪计算得到滚转角. 仿真结果表明,三阶锁相跟踪环路能对旋转弹滚转信号进行有效跟踪,并能够通过微惯性测量组合估计滚转角速度和滚转角,满足旋转弹滚转运动姿态提取的要求,有较大的实用价值.      

超空泡壳结构航行体尾拍分析

完善并扩展了一个尾拍计算公式,分析了射弹的转动角速度,发现角速度随时间的变化趋势并非先增大后减小,而是直接减小．研究了超空泡壳结构航行体在匀速、加速和减速情况下的尾拍,讨论了不同航速下重力加速度对匀速航行体尾拍的影响．结果表明：航行体转动角速度和冲击力的振幅随时间总趋势是减小的;对于不同航速下的匀速航行体,航速越大,转动角速度和冲击力的振幅越大;重力加速度对高速超空泡航行体的尾拍影响很小．     

洗流时差阻尼力矩及其影响因素分析

飞机做纵向不稳定曲线运动如扰动运动、俯冲及跃升的曲线段时，其俯仰角速度ｗｚ和迎角变化率ｄαｄｔ均有改变。分析纵向阻尼力矩时，除考虑ｗ＊ｚ引起的俯仰阻尼力矩Ｍｗｚｚｗｚ外，还应估算出ｄαｄｔ引起的洗流时差阻尼力矩Ｍαｚα。较详细地分析了洗流时差阻尼力矩的产生原理、大小及其影响因素，对飞行力学教学具有一定的参考价值     

扑翼飞行二维情形数值分析

基于计算流体力学(CFD)方法对微扑翼飞行的非定常空气动力学问题进行研究,已被大多数学者所认可.在对昆虫飞行运动仿真模拟的基础上,建立了扑翼运动二维简化模型及运动方程,并利用FLUENT软件及其嵌入用户自定义函数(UDF)和动网格技术,分析了二维翼型在不同控制飞行参数(包括扑翼频率、最大转动幅值、平动和转动相位差等)下的平均升力和阻力系数.数值模拟所得结果为微扑翼飞行器的设计提供了参考依据.     

滑动轴承上的曲柄摇杆机构

通过振动谱线图,发现连杆角速度等于零的位置是滑动轴承含间隙的曲柄摇杆机构强振动的高发区域.用含间隙滑动轴承的轴颈中心轨迹,研究和分析了含运动副间隙的四连杆机构的振动特点,最强振动发生在连杆角速度为零和轴颈中心轨迹偏心率小于0.1时.并通过连杆、滑动轴承系统的运动方程,研究轴颈静平衡位置稳定性和油膜支承轴颈振动的特点.     

单盘转子系统过临界点时的瞬态响应

本文研究一个各向同性支承、无质量的转轴携带一个刚性圆盘通过临界速度时的非定常振动。根据系统的非线性特征,采用KBM 渐近方法得到一阶微分方程组,求得数值积分解。文中讨论了转子的陀螺效应对瞬态响应的影响,以及内阻尼对系统稳定性的影响。问题分理想能源(即常角加速度)和有限能源(即变角加速度)两种情况讨论。     

ARM在转台弹载机构测试技术中的应用

高速旋转弹丸角运动的陀螺模拟测试是弹载机构物理仿真系统的关键技术之一．该文在建立弹载机构角运动模拟装置的基础上，摒弃了传统的碳刷机构测试方法，提出了一种基于ARM处理器嵌入式系统的弹载机构运动测试新方法。ARM处理器具有强抗干扰能力、存储量大、速度快和集成度高等优点。该测试系统能直接将动作参数高速存储，并较好地解决陀螺模拟试验装置中弹载机构受外界环境影响较大的问题。在高速条件下，正确地测出弹载机构的动作参数．为正确模拟和测试高速旋转弹丸角运动奠定了基础。     

细长自旋弹箭习行时横向自振特性的有限元法

研究具有自有速度的细长弹箭在习行时横向振动的自振特性,利用转子动力学和有限单元的思想,考虑轴向连续点的陀螺效应,通过Lagrange方程建立自旋弹箭横向振动方程,利用该方程,通过数值计算,可给出细长旋转弹簧飞行时的进动转速和临界转速,以及相应的位移和角度振型。     

直升机旋翼前飞状态下的气动弹性分析

建立一种旋翼前飞状态下的旋翼气动弹性分析模型,模型中采用松耦合方法集成高精度计算流体力学(CFD)气动模型。采用Green应变以及几何精确的弹性运动及变形的几何关系式;并通过Hamilton建立旋翼动力学方程。采用基于N-S控制方程的CFD气动模型,采用滑移网格技术实现桨叶运动。通过计算SA349/2直升机前飞状态下的挥舞、摆振振动载荷,对比试验数据,验证建立的气动弹性分析模型。结果表明,集成CFD的气弹模型能有效提高振动载荷预估精度,对于高阶谐波载荷的计算有很大的提高。