两种跨声速气动弹性问题分析研究

在非结构运动网格基础上,采用中心有限体积法进行空间离散和双时间方法进行时间推进求解非定常欧拉方程。通过与气动力方程的联立求解,在时域内用四步龙格-库塔方法求解结构运动方程。分析和研究了二维嗡鸣和三维机翼颤振这两种跨声速非线性气动弹性问题。二维嗡鸣问题的研究考虑了翼面-舵面系统的缝隙间网格运动、缝隙对嗡鸣的影响和扰流片对嗡鸣的抑制。耦合多自由度Lagrange结构运动方程数值模拟了三维机翼的颤振问题。通过跨声速标模算例AGARD445.6机翼的颤振计算,计算的颤振临界速度与实验值有5%左右的误差,验证本方法的正确性。由于本方法是在对外形具有良好普适性的非结构动网格基础上完成的,具有良好的工程实践价值。

非结构运动网格下的三维机翼颤振数值分析

利用非结构运动网格技术,考虑三维机翼弹性变形求解三维跨音速非定常流场,同时耦合多自由度结构运动方程进行跨音速标模算例AGARD445.6机翼的颤振数值分析。采用的流动控制方程为三维非定常Euler方程。用中心有限体积法进行空间离散,用双时间隐式方法进行时间推进。数值分析获得的颤振临界速度与马赫数关系曲线明显反映了跨音速颤振临界速度随马赫数变化出现“凹坑”的物理特征。同时,数值分析结果与风洞实验结果一致性较好验证了所使用的方法。

基于模态耦合方法的机翼颤振数值模拟

针对机翼气动弹性问题,发展了一种流固耦合模拟技术,将固体结构的广义位移表示为结构固有模态的线性组合,求解结构的运动,再与流体进行数据耦合、迭代计算。同时为了确定机翼颤振边界,发展了一种线性插值确定颤振边界方法。采用标准气弹机翼AGARD445.6算例,验证所采用的模态耦合技术和颤振边界确定方法的有效性及工程实用意义。

一种在时域内计算三维翼颤振的方法(英文)

使用模态法构造结构模型,研究了在时域内耦合结构模型和气动模型预测三维翼颤振的方法;求解N-S方程计算非定常气动力。Newmark算法简化颤振方程。采用无限平面插值方法耦合结构网格和气动网格;使用弹性系数算法和局部网格重构法重构非结构气动网格,以确保结构方程和气动方程进行耦合求解。AGARD445.6翼算例检验了计算方法的可行性。

非定常气动跨声速机翼颤振分析

颤振是气动弹性分析中影响最大的问题,在飞行器设计中得到了极大的重视。目前,在飞行器气动弹性分析中普遍采用基于偶极子网格法空气动力的机翼颤振计算方法。本文采用p-k法,以AGARD445.6机翼标准模型为算例,计算其在不同高度与飞行马赫数下的颤振速度和频率特性曲线,发现机翼在跨声速区域存在明显的"凹坑"物理特性,并且这些计算结果与试验值较为吻合。

基于CFD/CSD耦合算法的机翼颤振分析

用计算流体力学／计算结构力学（CFD／CSD）耦合算法对标准气动弹性模型AGARD445．6机翼作了颤振分析，主要研究机翼的跨音速颤振求解问题。采用常体积转换法（CVT）进行流体与结构之间的数据交换并运用松耦合方法对气动弹性方程进行时域推进仿真。计算机翼在Ma=0．499～1．072的颤振边界，并将计算结果同偶极子格网法（DLM）的计算结果与试验结果比较，结果显示CFD／CSD耦合计算结果较DLM计算结果更接近于试验值，尤其是在非线性强的跨音速区域。可见，CFD／CSD耦合计算比DLM具有很大的优越性。

基于径向基函数插值的气动弹性计算方法

动网格与界面数据传递方法是气动弹性计算的主要关键技术.将径向基函数(RBF,Radial Basis Function)插值引入气动弹性计算,介绍了径向基函数的概念并给出其应用于动网格及界面数据传递的基本方法.对AGARD 445.6机翼颤振问题进行了计算流体动力学(CFD,Computational Fluid Dynamics)/计算结构动力学(CSD,Computational Structure Dynamics)耦合计算,在不同的来流速度条件下得到了振动收敛、等幅谐振及振动发散的现象,临界颤振速度及颤振频率与实验数据符合良好,验证了径向基函数插值方法用于气动弹性计算的有效性.

光固化快速成型的轻质AGARD-B模型气动特性实验研究

传统金属制风洞模型质量大,设计加工周期长、成本高,为此笔者提出了采用一种光固化快速成型技术,设计加工轻质风洞模型的方法,并对比分析了引起光固化快速成型的轻质和金属AGARD-B模型气动特性间差异的原因。结果表明,在跨声速范围,轻质模型同金属模型的气动特性基本吻合,光固化快速成型技术的高速风洞模型设计方法基本可行。

一种时域颤振判定新方法研究

采用离散傅里叶变换方法对颤振时间响应历程计算结果进行分析,提出了一种从多个模态分支计算结果中归纳耦合主颤振分支的方法。分别从频率移动理论和能量变化观点出发,提出了针对颤振边界的临界颤振动压判定频率移动判据和能量因子判据。通过对国际标准跨声速颤振算例AGARD445.6机翼的时域颤振计算结果进行分析,验证了方法在耦合模态分支确定、临界颤振动压判定、主颤振分支判定3个方面的高有效性。此外,将该方法应用于高速中等展弦比气动翼面的跨声速颤振特性研究,成功地根据较复杂的响应曲线判断出了颤振边界,表明该方法具有良好的工程应用前景。

复合型跨声速风洞AGARD-B标模设计与加工制造方法

提出一种内部嵌套金属骨架/外部光敏树脂快速成型制造复合型跨声速风洞模型的方法,以AGARD-B标模为验证实例,介绍了复合型模型内部金属骨架与光敏树脂外形结构设计与加工制造方法,并完成了验证模型机翼金属骨架结构优化设计;对验证模型的强度、刚度校核与试验系统振动分析结果表明,在跨声速范围此方法基本可行。与金属模型相比,复合型模型减小了风洞模型重量,提高了模型-支撑系统固有频率,缩短了模型设计与加工周期。

论美国新政“常平仓计划”受王安石经济思想的影响——兼与卜德先生商榷

通过史实的发掘和比较发现 ,大萧条期间华莱士执行的“常平仓计划”的思想原型是王安石变法的青苗法和市易法 ,当时的商品信贷公司和剩余商品救济公司就是根据青苗法和市易法建立的。由此证明 ,卜德认为“常平仓计划”与王安石变法无关的看法是错误的。

Agard的η偏差函数与k拟共形映射

研究了Agard的η偏差函数与k拟共形映射上(下)界的关系,应用Agard的η偏差函数的性质给出了k拟共形映射上(下)界的表达式;得到了交比在k拟共形映射下的偏差估计.

广义Agard偏差函数的不等式

通过对广义Agard偏差函数与一些初等函数组合形式的单调性和凹凸性的研究,获得了广义Agard偏差函数和广义线性偏差函数的最新上下界,从而推广了平面拟共形映射理论中Agard偏差函数与线性偏差函数的一些不等式。

交比在k-拟共形映射下的偏差

研究Agard的η-偏差函数与k-拟共形映射上(下)界的关系,应用Agard的η-偏差函数的性质,给出k-拟共形映射上(下)界的表达式;得到交比在k-拟共形映射下的偏差估计:若f(z)∈Q,则[exp(1/k-k)π]︱(z1,z2,z3,z4)︱km≤︱(f(z1),f(z2)f(z3),f(z4))︱≤[exp(k-1/k)π]︱(z1,z2,z3,z4)︱kn其中,当︱(z1,z2,z3,z4)︱≤1,时n=-1,m=1;当︱(z1,z2,z3,z4)︱>1时,n=1,m=-1。且︱(z1,z2,z3,z4)︱=(z1-z3)(z2-z4)/(z1-z4)(z2-z3)表示扩充复平面C珔2上不同四点的交比。

跨声速机翼颤振现象计算与分析

机翼颤振是气动弹性的一个重要现象,并且是飞机结构破坏的一个主要原因。在跨声速阶段颤振临界速度呈现的"凹坑"现象,使得颤振最易在这一阶段发生。亚声速阶段利用偶极子网格法,超声速阶段利用ZONA51法,计算了AGARD 455.6机翼跨声速附近的颤振速度。总结其临界速度变化规律,符合跨声速阶段的"凹坑"现象。研究方法和所得结论具有普遍适用性,能够对跨声速机翼颤振速度做出较为简单方便但依旧精确的估算。

两种湍流模型时域颤振计算方法研究

采用时域计算分析方法进行了机翼跨音速颤振特性研究。在结构运动网格的基础上,采用格点格式有限体积方法进行空间离散和双时间全隐式方法进行时间推进求解雷诺平均N-S方程。针对流动粘性分别应用了SST湍流模型和SSG雷诺应力模型,通过对跨音速标模算例AGARD445.6机翼的计算结果与实验值的对比分析,其中应用SST湍流模型得到的颤振速度与实验值最为接近,特别是在跨音速段平均相对误差在3%以内;并且计算结果整体上反映了跨音速颤振"凹坑"物理特性,验证了方法的有效性。

基于降阶模型的AGARD机翼气动弹性研究

基于非定常气动力降阶模型ROM,耦合结构运动方程建立气动弹性降阶模型,通过时域分析以及系统特征根求解可以快速评估气动弹性系统的稳定性。ROM将气动力与模态运动相联系,利用CFD技术进行气动力模型训练,计算量小于CFD/CSD直接模拟的代价。算例选取了气动弹性分析的标准模型AGARD 445.6机翼,降阶模型预测的颤振结果与风洞试验数据相吻合。

基于CFD-CSD耦合的机翼跨音速颤振计算

采用CFD-CSD耦合计算是预计机翼跨音速颤振特性的主流方法。以跨音速颤振国际标准模型AGARD 445.6机翼为研究对象,利用ANSYS.MFX多场耦合求解器对Euler方程进行求解来获得作用在机翼表面上的非定常气动力;对结构振动方程采用HHT方法直接数值积分以获得结构响应。通过CFD和CSD的耦合,计算了AGARD 445.6机翼的跨音速颤振特性。数值模拟结果与NASA风洞实验结果符合良好,表明利用ANSYS.MFX计算机翼跨音速颤振问题是可行的。

高超声速风洞HSCM系列标准模型气动力实验数据

在风洞建成运行初期和风洞实验技术与CFD技术的不断发展过程中,风洞标模实验一直都有特别重要的现实意义.汇总了近5年FD-07风洞HSCM系列标模实验的结果,针对HSCM系列AGARD HB-2标模、尖锥10°标模、AGARD B标模,给出了系统、全面、详实、可靠的实验数据,为相关实验和计算的评估提供借鉴和参考.

冯·卡门后期的工作和他留下的遗产

在早期出版的有关西奥多·冯·卡门的传记中,Sears和Sears(1979年)写到了他在德国哥廷根(1908年～1912年)、亚琛(1912年～1930年)以及他于1930年～1952年间在加州理工学院古根海姆航空实验室工作的情况.因此,本文只讨论他后期(即从1952年～1963年他逝世这一时期)的工作情况,也评述他的科学遗产,并确认继承冯.卡门风格从事气动热化学和相关领域研究的代表性研究机构和杰出研究人员.