基于CFD的地面颤振模拟试验非定常气动力重构方法研究

为满足地面颤振模拟试验中气动力计算的实时性以及插值点数量要求,提出一种基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的非定常气动力重构方法。首先,通过模态激励的方式建立广义坐标下的气动力降阶模型(reduced order model,ROM),提高气动力计算效率;然后,利用提出的物理坐标与广义坐标物理量的转换关系将模型转换至物理坐标下,并基于优化算法对插值点进行缩聚处理;最终,采用标准模型AGARD445.6对建立的非定常气动力进行仿真。分析结果表明,基于重构的气动力模型获得的颤振边界与计算流体力学/计算固体力学(computational fluid dynamic/computational solid dynamic,CFD/CSD)直接耦合及风洞试验结果吻合较好,证实了该方案的可行性。

基于机翼颤振风洞试验模型的地面颤振模拟试验验证

地面颤振模拟试验技术是一项利用激振器模拟飞行器非定常气动力,从而模拟颤振特性的全新试验技术。为了对地面颤振试验的精度进行分析和验证,本文研究了地面颤振模拟试验中的非定常气动力重构方法以及受结构动态特性影响的激振力实时反馈控制方法,并以风洞试验模型进行了颤振特性测试。为了解决激振器及顶杆装置对柔性结构动态特性的影响,设计了一套降低附加特性的顶杆装置,建立了地面颤振模拟试验系统,测试了模型的颤振边界并与分析及风洞试验结果进行了对比。

地面颤振模拟试验技术研究进展

颤振问题是飞行器在飞行过程中应竭力避免,且可能导致灾难性后果的一种气动弹性动力学稳定性问题。作为一种新兴的颤振试验研究方法,地面颤振模拟试验是指直接采用飞行器原型结构或模型结构作为试验对象,利用激振器等气动力模拟加载装置模拟分布的气动力载荷,在地面获得飞行器结构颤振特性的一种半物理仿真试验技术。本文从非定常气动力降阶实时重构、非定常气动力模拟加载以及地面颤振模拟试验的实施3个方面,分析了地面颤振模拟试验技术的研究现状,最后展望了地面颤振模拟试验技术未来的发展方向。