IMECH-IR  > 流固耦合系统力学重点实验室
考虑发动机推力影响的非线性气动弹性研究
Alternative TitleStudy on Nonlinear Aeroelasticity under The Influence of Engine Thrust
余明亮
Thesis Advisor郭迪龙
2017
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral北京
Subtype硕士
Degree Discipline流体力学
Abstract高空长航时无人机可用来执行军事侦查、长期监视、环境监测和中继通讯等任务,这些无人飞行器由于其高性能、轻重量等方面的要求,通常会采用大展弦比机翼布局,其机翼在飞行过程中往往会产生较大变形,几何非线性效应明显,传统的线性方法不能准确分析这类大变形对机翼结构和气动特性造成的改变,因此需要使用非线性分析方法。大展弦比无人机通常沿机翼展向布置多个发动机,在几何非线性的分析框架下,发动机的推力、外挂质量和安装位置等因素对柔性机翼的气动弹性特性的影响是值得研究的。围绕这一问题,本文基于 Simo形式的几何精确梁理论和计算流体力学,主要完成了以下工作: 基于虚功原理推导随动力的载荷刚度矩阵,并在几何精确梁程序中予以实现;在考虑结构几何非线性前提下,分析了随动力对结构模态的影响。 对于流体和结构界面数据传递,基于径向基函数 (RBF)和虚功原理构造了界面上全局的插值格式,为了减少大规模流固耦合问题中界面数据传递的计算量,利用单位分解法 (Partition of Unity) 和 RBF 构建了界面上的局部插值方法,并且能够保证界面上动量和能量守恒。 针对大展弦比机翼,以侧向随动力和集中质量分别模拟发动机推力和外挂质量,分析机翼的垂直弯曲–扭转弯曲刚度比、集中质量大小、侧向随动力大小和集中质量位置等参数对机翼气弹性稳定性的的影响。在几何精确梁程序的基础上,使用线性和非线性两种方法进行气动弹性分析。线性分析采用 Theodorsen 理论计算非定常气动力,并用 PK 法求解颤振方程。非线性分析采取 CFD/CSD 耦合计算的途径,同时使用不动点迭代的紧耦合算法以保证计算的稳定性。两种方法得到的相似的结论,总结出发动机推力对机翼颤振特性影响的一些初步规律。
Call NumberMas2017-029
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/60427
Collection流固耦合系统力学重点实验室
Recommended Citation
GB/T 7714
余明亮. 考虑发动机推力影响的非线性气动弹性研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2017.
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