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。

基于亚临界响应的非定常气动力重构方法

针对颤振分析中非定常气动力计算精度不高问题,本文建立一种基于机翼亚临界响应的非定常气动力重构方法,首先采用计算流体力学(CFD)和计算结构力学(CSD)耦合的方式进行结构气动弹性响应分析.在结构亚临界状态下,获得机翼结构的亚临界响应,利用坐标变化解算出模态位移响应,同时提取结构气动力并进行广义气动力计算,然后通过系统辨识方式利用广义位移输入和广义气动力输出建立非定常气动力重构模型,最终通过建立的非定常气动力模型与结构模型联合仿真验证建立的非定常气动力模型精度。该方法只需要一次亚临界响应,方法精度较高且较传统颤振预测方法更安全与便捷,同时该方法也可推广至风洞试验和飞行试验中。

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。

高超声速飞行器地面颤振评估技术研究

针对高超声速飞行器飞行过程中颤振边界变动范围大、试验测试难的问题,本文开展了考虑气动热效应的翼面结构地面颤振试验技术研究。首先基于工程法对结构所受的气动加热进行了分析,在此基础上开展了结构的热颤振特性评估并作为地面颤振试验结果的参考标准。考虑实际飞行中结构温升效应影响,建立了基于多工况点的气动力综合优化降阶算法,确保了整个温升过程的气动力模拟的精度。通过建立基于模糊逻辑比例、积分和微分(Proportional integral derivative,PID)控制的多点协调控制系统,实现了温升过程中时变系统的激振力控制器设计。最终搭建了地面颤振试验系统,按照典型飞行状态对结构的热颤振特性进行了测试,试验测试结果与仿真结果对比相对误差约10%。

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。

基于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。本文研究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的实时反馈控制方法,并以一个风洞试验模型进行颤振特性测试。为了解决激振器及顶杆装置对柔性结构的动态特性的影响.设计一套降低附加特性的装置.建立地面颤振模拟试验系统.测试模型的颤振边界,并与分析及风洞试验结果进行对比。