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机翼非线性颤振和抖振特性研究

牟让科  
【摘要】:本文集较深入地研究了带操纵面的二元机翼、三元机翼的非线性颤振问题以及跨音速二元机翼的抖振现象。主要内容如下: (1) 通过准定常气动理论和Hopf分叉理论,研究了具有硬弹簧和操纵面间隙非线性二元机翼的非线性颤振现象。通过准定常气动力理论,导出了三个自由度二元机翼的气动力各项导数;通过Hopf分叉理论,确定了颤振边界。 (2) 采用有限元法、准定常气动理论和分叉理论,研究了带操纵面硬弹簧和间隙非线性的三元机翼非线性颤振问题。建立了带操纵面硬弹簧和间隙非线性的三元机翼非线性颤振模型;通过数值模拟,得出了与上述带操纵面的二元机翼非线性颤振系统相似的结论。 (3) 采用隐式LU分解法,研究了求解三维非定常可压缩N-S方程的方法和动态网格生成技术。用代数方法生成二元机翼的C型和机翼C-H的刚性网格,将网格与二元机翼或机翼固联在一起,在计算过程中只生成一次,计算效率高。 (4) 以守恒型二维非定常N-S方程为控制方程,研究了跨音速下激波—边界层相互干扰引起的二元机翼抖振现象和抖振边界确定方法。以升力系数脉动量急剧增加的起始点定为抖振边界,并以DFVLR-R2超临界二元机翼和NACA0012传统二元机翼作为研究对象,详细地研究了这两类二元机翼的抖振特性。 (5) 以守恒型二维非定常N-S方程为控制方程,研究了带有结构刚度非线性的跨音速二元机翼颤振特性。建立了带有结构刚度非线性的跨音速二元机翼颤振模型;采用颤振方程和N-S方程耦合求解,时间推进的方法计算结构响应特性;发展了一种对既带有结构非线性又含有气动非线性的跨音速二元机翼的复杂颤振系统的分析方法。 (6) 以守恒型三维非定常N-S方程为控制方程,研究了全动操纵面转轴带有硬弹簧和间隙型非线性的颤振问题。建立了全动操纵面转轴带有硬弹簧和间隙型非线性的颤振模型;发展了一种对既带有结构非线性又含有气动非线性的三维全动操纵面的复杂颤振系统的分析方法。


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