飞机对连续型大气紊流的动态响应

本文概要介绍作者近年在飞机对连续型大气紊流功率谱非定常动态响应计算方面的部分研究成果.本文在国内外首次将非定常升力面气动技术引入飞机对紊流谱的响应计算中,并建立了飞机响应谱及其统计特性的数值计算方法.计算表明,计入非定常气动力效应是十分必要的.利用本文叙述的方法,对两架假想样机进行了应用性考核计算,给出了考核意见.本文叙述的方法,可作为飞机抗紊流特性设计、分析或考核工具,用于飞机的设计实践.     

飞机对离散突风的动态响应

本文主要叙述飞机对离散突风的非定常动态响应数值计算法.对两架样机的计算表明,通常飞机设计中选用统一缓和因子的方法是不全面的.使用本方法可以计算出飞机对任意形态离散突风响应过程中的所有非定常气动力参数和飞行状态参数.它不仅能考核已有飞机的抗紊流能力,还可对新飞机的设计提供选择参数的指导性意见.计算还表明,在研究、分析飞机对高频离散紊流的动态响应时,使用本文介绍的非定常气动力技术,也是十分必要的.     

收一扩喷管内二维紊流的数值研究

本文应用隐式有限差分理论对喷管内二维紊流流动进行了数值求解．采用了贴体曲线坐标系统，代数紊流方程模化紊流，整个流场用时间推进迭代方法获得．研究表明，控制方程右端粘性项矢是主变量欠的一个线性函数．文中所提供的计算方法与计算结果将为三维非定常计算打下基础．     

收—扩喷管内二维紊流的数值研究

本文应用隐式有限差分理论对喷管内二维紊流流动进行了数值求解。采用了贴体曲线坐标系统，代数紊流方程模化紊流，整个流场用时间推进迭代方法获得。研究表明，控制方程右端粘性项矢是主变量矢的一个线性函数。文中所提供的计算方法与计算结果将为三维非定常计算打下了基础。     

气动力作用下旋转叶片的动力特性研究

气固耦合振动是叶片振动的影响因素之一,为了了解旋转机械中叶片在气流作用下的动力特性,使用CFX和ANSYS分别求解流场和结构响应.探讨了叶片在气流激励下的耦合计算方法,将旋转叶片与气流作为一个系统进行气流场与固体弹性结构的瞬态动态响应计算.建立了一个旋转叶片流道模型,对气流场进行全场三维非定常瞬态求解,将非定常气动载荷引入旋转叶片有限元结构计算中,得到叶片在不同转速下的强迫响应,并对其响应位移变化进行分析比较.结果显示在非定常条件下,叶片的不稳定范围位于固有频率附近.此研究为工程上对旋转叶片的动力响应预估和研究提供了一个可行的方法.     

大展弦比飞翼刚柔强耦合飞行动力学与控制

针对大展弦比飞翼布局柔性飞行器在刚体和弹性自由度动力学强耦合情况下的控制问题,对相应的强耦合动力学特性与相应的控制方法展开研究.采用自由-自由模态法表征飞翼刚柔运动之间的惯性耦合;采用偶极子网格法和有理函数近似法完成广义非定常气动力计算;应用线性二次型最优控制方法进行飞行机动与弹性变形的联合控制律设计.与无控情况相比,闭环控制可有效减缓飞行器俯仰方向的阵风扰动至原来的40%.研究结果表明,飞行器一阶弯曲模态短周期之间存在明显动力学耦合.设计的闭环控制律可使动态弹性变形量始终向有助于减缓扰动方向变化.     

柔性翼飞行器动力学建模与循环求解仿真方法

针对刚体飞行动力学难以描述柔性翼飞行器刚柔耦合动力学特性的问题,提出了一种在时域内对刚体运动和弹性体运动交替进行数值计算的建模与循环求解仿真方法.该方法分别为飞行器刚体与弹性体运动建立了独立坐标系,根据坐标系之间的惯性牵连关系,通过气动力与惯性力完成了刚柔耦合动力学关系在刚体与弹性体运动之间的传递.与此对应的仿真算法是在1个积分步长内顺序计算飞行器受力情况、弹性变形状态与刚体运动状态,在仿真步长之间以循环求解的方式进行仿真计算.以飞行器对姿态扰动的动态响应为例进行仿真分析,结果表明本文的动力学建模与仿真方法能正确反映柔性翼飞行器的飞行特性.      

基于Matlab的飞行器系统动态特性分析

以Ecolifter为参考模型,推导适用于Matlab的飞行器系统运动数学模型.利用Matlab科学计算平台,求解飞行器运动方程,分析飞行器系统的动态稳定性,求解传递函数和过渡过程响应,研究飞行器设计参数对动态特性的影响.与传统的动态特性分析方法相比,利用Matlab分析飞行器系统动态特性更为简便,一体化设计程度提高.     

淬火新工艺中的平行射流

本文介绍平行射流组在喷射气雾完成淬火时的流场速度分布和浓度分布的计算方法.在孤立平面紊流射流理论基础上,研究并提出了在工业上应用平行平面紊流湮没射流的设计计算方法.给出了实测结果,与理论计算及前人实验结果对照吻合很好.经生产实践检验,采用该方法后取得了显著的经济、环境效益.     

不可压非定常小扰动流场的数值模拟

为模拟不可压非定常小扰动流场，本文将非定常流场分解为定常平均流场和以简谐振荡为运动规律的非定常小扰动的叠加，理论推导了不可压非定常小扰动流场的控制方程，发展了一种求解不可压非定常小扰动流场控制方程的差分格式。计算结果表明，振荡叶栅非定常流场的压力响应在叶栅前缘较大。叶片间相角对非定常压力响应的相位有着决定性的影响，对非定常压力响应的绝对值有一定影响。振荡叶栅的振幅对叶片表面的非定常压力分布影响较小，但对非定常压力响应的绝对值影响较大。计算结果与实验结果基本一致，说明本方法是一种工程适用的近似方法。     

螺旋桨滑流对机翼气动特性影响数值模拟方法研究

主要工作是螺旋桨滑流对机翼气动特性影响的非定常流体力学计算方法研究。几何模型借鉴国外某太阳能无人机,建立单螺旋桨计算模型,采用两叶螺旋桨。用ICEM网格软件生成具有两个计算域的高质量非结构数值计算网格,应用多参考系和滑移网格边界条件,对模型在低速情况下进行数值模拟。分析螺旋桨滑流的发展和机翼在滑流作用下的非定常气动特性,对比分析螺旋桨不同转速下滑流对机翼影响大小,计算结果表明本文采用的数值模拟方法能有效地应用于机翼在螺旋桨滑流作用下的流场求解,可以为工程应用提供重要的参考。     

非平稳激励下结构动力可靠度计算

在非平稳激励下,讨论了结构的动力可靠性:对响应为高斯分布时,给出了以概率乘积形式表示的可靠度表达式;对更广泛的分布形式,文中利用有序统计和极值理论,给出结构响应的可靠度简化计算方法.并以某类继电器为例,计算了继电器接触系统的动力可靠性.     

基于伴随方法的动态非定常气动外形优化设计

为实现动态非定常条件下的气动外形优化设计,基于非定常形式的欧拉方程及伴随方程,建立了一套完整的针对非定常动态问题的气动外形优化设计方法,并采用所建立的方法,对俯仰振荡的NACA0012翼型在跨声速(Ma=0.8)及限制条件下进行了翼型时均减阻外形优化. 对优化设计的结果进行了分析. 研究结果表明:该动态非定常气动外形优化设计方法具有较高的可靠性和实用性.      

紊流风场中桥梁气动导数的识别

提出一种在紊流风场中识别桥梁断面气动导数的新方法，根据随机减量的原理，从风洞中桥梁节段模型的随机响应中提取自由振动信号，再利用时域法对桥梁断面的气动导数进行了总体时域识别，数值仿真结果表明，这一方法具有较高的精度。     

基于PSO的自抗扰飞行控制律参数优化方法

提出了一种基于粒子群优化(PSO)的自抗扰(ADRC)超机动飞行控制律参数优化方法.分析了自抗扰超机动飞行控制律的参数取值和调节问题,讨论了扩张状态观测器(ESO)中非线性函数的系数对系统性能的影响,并给出了系统的性能指标函数.在给定的参数范围内,采用标准的PSO算法对ESO中非线性函数的系数进行了参数优化,优化结果表明:这种算法可以按性能指标搜索到近似的最优参数.采用该算法得到的参数对超机动飞行控制律进行了数字仿真.仿真结果表明:控制律具有良好的动态和稳态性能,该参数优化方法是有效的.     

风力机气动噪声测量分析

针对风力机气动调幅噪声,提出了一种新的测量和分析方法。在风力机前部左右45°位置测量调幅噪声。对测量数据高通滤波后,求取瞬时d BC值;傅里叶变换后得到调幅噪声幅值和叶片通过频率。采用此方法对1.5 MW风力机气动噪声进行测量分析,发现风机气动调幅噪声与来流风速和湍流有很强的关联。新方法有助于建立风力发电机组的气动噪声测量标准,以更好的控制风力机的调幅噪声。     

飞机纵向非定常气动力建模与辨识

针对目前预测非线性非定常气动力状态空间模型求解复杂,考虑因素少的问题,提出了新的气流分离模型,建立了整合动态和静态气流分离特性并具有迟滞特性的非定常气动力模型。与传统的非定常气动力模型相比,该模型不用完成复杂的微分计算,降低了因微分计算造成的误差;同时,模型引入了新的影响因素-俯仰角速率,使模型物理意义更加明确;最后根据快速振荡风洞试验数据进行验证,结果表明:该非定常气动力模型能够描述气动力的迟滞特性,很好地拟合了风洞试验数据。     

Full-function Numerical Method for Flow over a Self-excited Vibrating Body

ｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｓａｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｒｏｂｌｅｍ，ｓａｆｅｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｌｏｗｏｖｅｒａｓｅｌｆｅｘｃｉｔｅｄｖｉｂｒａｔｉｎｇｂｏｄｙｉｓｕｓｕａｌｌｙｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎｔｗｏａｐｐｒｏａｃｈｅｓ．Ｏｎｅｉｓｔｈｅｅｉｇｅｎｖａｌｕｅｍｅｔｈｏｄｆａｍｉｌｉａｒｔｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ，ｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅａｅｒｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｅｑｕａｔｉｏｎｓａｒｅｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈｔｈｅｕｎｓｔｅａｄｙａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｆｏｒｃｅ…