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风洞模型支撑随机振动响应分析研究

制造业自动化 2015年第9期37卷 42-45页

作者：鲍禄强马咏梅陈万华麻越垠四川大学制造学院成都610065 中国空气动力研究与发展中心绵阳621000

随着航空航天技术和空气动力学的发展,各种飞行器设计对风洞试验准确度要求越来越高,在风洞型号试验中,试验模型通过模型支撑装置运动实现其在风洞气流中的各种试验姿态。但由于风洞气流脉动影响,模型及其支撑装置会产生振动。振动过大... 详细信息

随着航空航天技术和空气动力学的发展,各种飞行器设计对风洞试验准确度要求越来越高,在风洞型号试验中,试验模型通过模型支撑装置运动实现其在风洞气流中的各种试验姿态。但由于风洞气流脉动影响,模型及其支撑装置会产生振动。振动过大时,会使试验数据测量不准确,甚至会造成结构的破坏。而模型支撑装置振动的大小与其自身动态特性密切相关。利用ABAQUS有限元软件,采用随机振动分析原理,对模型支撑装置进行了动态响应分析,并结合测试数据对系统振动情况进行评估。

关键词：风洞模型支撑 ABAQUS 随机振动响应分析

1.8 m×1.4 m低速风洞模型支撑系统研制

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兵工自动化 2017年第5期36卷 12-16页

作者：张德久朱本华姜德龙梁频中国空气动力研究与发展中心低速所四川绵阳621000

1.8 m×1.4 m低速风洞是中国空气动力研究与发展中心新建的一座连续式单回流风洞。针对该风洞试验段尺寸小且主要用于基础问题研究的特点,为增强对模型支撑方式及模型姿态变化定位的适应性,减小对洞体的干涉和对流场的影响,该风洞模型... 详细信息

1.8 m×1.4 m低速风洞是中国空气动力研究与发展中心新建的一座连续式单回流风洞。针对该风洞试验段尺寸小且主要用于基础问题研究的特点,为增强对模型支撑方式及模型姿态变化定位的适应性,减小对洞体的干涉和对流场的影响,该风洞模型支撑系统迎角机构采用双圆弧导轨导向+弧形齿轮副驱动,迎角连续变化幅度±30°;侧滑角机构采用地面转盘形式,侧滑角变化范围±360°;控制系统软、硬件给出了具体实施方法。分析标模试验结果表明:该系统结构简单紧凑,刚度大,运行灵活,模型姿态变化定位精确,可以更好地满足常规试验对尾撑、腹撑等姿态变化的需要。

关键词：低速风洞模型支撑试验设备

大型低速风洞全模阵风试验支撑装置研制与验证

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机械科学与技术 2024年第8期43卷 1462-1468页

作者：于金革由亮张颖赵冬强李俊杰杨希明中国航空工业空气动力研究院气动研究与试验四部哈尔滨150001 低速高雷诺数气动力航空科技重点实验室哈尔滨150001 航空工业第一飞机设计研究院强度设计研究所西安710089

为适应日益增多的低速风洞全模阵风试验的需要,发展阵风试验技术,在航空工业气动院FL-10风洞研制了一套双自由度支撑装置,该装置放开了模型升沉和俯仰方向的较大运动自由度,实现了飞机刚体运动模态的模拟。装置主要结构为“钢梁+小滑车... 详细信息

为适应日益增多的低速风洞全模阵风试验的需要,发展阵风试验技术,在航空工业气动院FL-10风洞研制了一套双自由度支撑装置,该装置放开了模型升沉和俯仰方向的较大运动自由度,实现了飞机刚体运动模态的模拟。装置主要结构为“钢梁+小滑车”,小滑车可在钢梁上自由滑动,避免了采用滑轨形式导致模型运动过程中出现卡滞现象;采用整流翼型与风洞上下壁板连接,减小了对风洞的破坏,降低了对风洞流场的影响;装置升沉运动高度为3 m,俯仰角范围可达±34°;升沉摩擦因数小,机构变形量小,具备模型防护功能。应用该装置成功开展了民机阵风载荷减缓试验,证明了装置设计合理,可以应用于低速全模阵风试验。

关键词： FL-10风洞全机模型阵风试验双自由度模型支撑

多模型激励式的工业过程仿真支撑系统的设计与实现

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多模型激励式的工业过程仿真支撑系统的设计与实现

作者：姚民康华北电力大学

学位级别：硕士

在以电力、石油以及钢铁等行业为代表的现代工业过程生产现场,全范围全工况的仿真系统以其在操作员仿真培训、工控策略仿真、机组升级改造等方面的突出作用,成功的应用在各大工业现场中。在当前市场与研究领域中,虚拟DCS激励式仿真已经... 详细信息

在以电力、石油以及钢铁等行业为代表的现代工业过程生产现场,全范围全工况的仿真系统以其在操作员仿真培训、工控策略仿真、机组升级改造等方面的突出作用,成功的应用在各大工业现场中。在当前市场与研究领域中,虚拟DCS激励式仿真已经成为工业过程仿真的主流形态,此种仿真不仅兼容保存了常规分散控制系统上位部分固有的控制功能,同时建立了工业过程仿真的模型支撑系统,作为生产过程的仿真支撑,可以同时满足现场运行人员的控制功能和考核培训功能,相对于传统的常规仿真系统具有较为突出的应用优势。本文研究内容如下:本文分析与设计对象为工业过程仿真支撑系统,主要面向建模工程师与操作人员等群体进行了需求分析与系统功能设计。鉴于较大部分的工业生产过程复杂,以及整个工业现场的设备构成也非常庞大,因此本文面向工业现场设计了一套具有较高模型完整性和运算实时性的工业过程仿真支撑系统,同时鉴于面向现场的运行人员的实际需求,此模型运行平台后续分析设计了同时运行多套模型的“一机多模”功能,另外一方面考虑到模型开发工作人员,研发过程中同时分析设计了一个便捷友好、完整稳定的模型开发环境。随着现代工业发展多样化的需求,本文对相应的辅助功能也进行了探讨与设计,包括一体化管理、协同建模、兼容通讯、在线编辑调试算法、评分考核等功能。最后介绍了设计系统的实现与应用实例。

关键词：模型支撑工业过程仿真协同建模一机多模

低速风洞绳牵引并联机构支撑的模型气动载荷测量研究

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低速风洞绳牵引并联机构支撑的模型气动载荷测量研究

作者：肖扬文厦门大学

学位级别：硕士

将绳牵引并联机构应用于低速风洞模型支撑是近年来随着并联机构与力控制技术发展而提出的一种新概念。它作为一种新式支撑具有传统支撑不可比拟的优势。然而目前对于这种“软式”支撑的实验研究还处于起步阶段,鲜见有关该类支撑风洞吹... 详细信息

将绳牵引并联机构应用于低速风洞模型支撑是近年来随着并联机构与力控制技术发展而提出的一种新概念。它作为一种新式支撑具有传统支撑不可比拟的优势。然而目前对于这种“软式”支撑的实验研究还处于起步阶段,鲜见有关该类支撑风洞吹风的试验结果。本文对此开展了相关研究,提出通过测量牵引绳拉力变化解算实验模型风洞吹风试验所承受的气动载荷的方法,并构建了测力系统,通过风洞吹风试验对实验模型气动参数的获取方法进行了初步的验证。本文的主要工作如下: 首先,针对风洞传统支撑的方式及其缺点,分析了传统的风洞试验中模型气动参数的测量方法,阐述了绳牵引并联机构用做风洞试验支撑系统的诸多优势,体现了本文研究的背景和意义。其次,对绳牵引并联支撑系统进行静力学分析,以此建立了此类支撑系统进行风洞试验时实验模型气动载荷的数学模型,提出了通过测量绳系拉力求得模型空气动力参数的解算方法,并运用Matlab工具软件编写了相应的解算程序。接着,为WDPSS-8样机设计加工了便于测量绳拉力和保证运动控制精度的滚珠丝杆绳牵引组件;同时利用SolidWorks软件设计制作了适用于本文风洞试验的飞机模型,并在MATLAB环境下构造了机身的样条曲线函数,为解决运动控制时发生模型与绳干涉的问题提供理论参考。在上述工作的基础上,本文设计与构建了牵引绳系的测力系统,在VB环境下编制了相应的数据采集处理程序,并对所建立的测力系统进行了标定。最后本文将WDPSS-8样机置于一开口式低速回流风洞中进行吹风实验,在获取模型处于不同姿态角时各牵引绳的拉力变化后,解算出实验模型在不同风洞吹风条件下所承受的各种空气动力载荷参数。风洞试验的结果表明,绳牵引并联机构用于风洞试验支撑是有效可行的。本文的研究为绳牵引并联机构在风洞试验中的应用打下理论与实践基础,并为绳牵引并联机构在其它领域的应用提供了参考。

关键词：绳牵引并联机构风洞试验模型支撑测力系统气动参数解算

评估飞控系统的风洞虚拟飞行试验系统与关键技术

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国防科技大学学报 2017年第2期39卷 1-8页

作者：黄敏王中伟郭振云国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073

为向开展具体的风洞虚拟飞行试验技术提供引导,针对应用于飞控系统评估的风洞虚拟飞行试验系统及关键技术进行了分析。基于传统意义上的飞控系统评估方法的不足,分析风洞虚拟飞行试验应用于飞控系统评估的优势;按飞控系统常用的姿态控... 详细信息

为向开展具体的风洞虚拟飞行试验技术提供引导,针对应用于飞控系统评估的风洞虚拟飞行试验系统及关键技术进行了分析。基于传统意义上的飞控系统评估方法的不足,分析风洞虚拟飞行试验应用于飞控系统评估的优势;按飞控系统常用的姿态控制回路及制导控制回路的组成形式,介绍风洞虚拟飞行试验系统方案与工作原理,详细分析它与半实物仿真系统的差异;分析风洞虚拟飞行试验应用于飞控系统评估需解决的关键技术问题,包括风洞虚拟飞行试验评估方法、飞行器模型设计技术、飞控系统改进技术及模型支撑技术。

关键词：飞行控制系统评估风洞虚拟飞行试验半实物仿真评估方法飞行器模型设计模型支撑

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全模颤振四绳支撑系统运动特性与稳定性

清华大学学报:自然科学版 2023年第11期63卷 1856-1867页

作者：江海龙王晓光王家骏柳汀林麒厦门大学航空航天学院厦门361102

全模颤振风洞试验是飞行器气弹设计与验证的重要环节,其中的一个关键问题是设计满足固有频率和运动调整范围要求的模型支撑。该文以跨声速风洞试验为应用背景,基于绳系并联机构原理,提出一种四绳-三弹簧牵引的全模颤振支撑方式。根据运... 详细信息

全模颤振风洞试验是飞行器气弹设计与验证的重要环节,其中的一个关键问题是设计满足固有频率和运动调整范围要求的模型支撑。该文以跨声速风洞试验为应用背景,基于绳系并联机构原理,提出一种四绳-三弹簧牵引的全模颤振支撑方式。根据运动学关系,建立该四绳-三弹簧系统的刚度表达式;基于虚功原理,推导了系统应满足稳定性的条件。通过刚度和气动导数矩阵分析,以及气动力作用下的模型位姿响应,证明了该支撑适用于静不稳定飞机模型。经过系统冲击响应及其频率影响因素研究表明:该支撑能满足全模颤振对支撑系统固有频率的要求;通过仿真计算和Adams软件模拟,验证了该支撑能通过控制绳长和操纵舵面调控,实现对飞机模型位姿的有效调整。研究结果可以为全模颤振试验模型支撑技术提供一种新的思路。

关键词：全模颤振模型支撑绳系并联机构刚度固有频率稳定性

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考虑绳阻尼的绳系并联机器人动力学特性分析

北京航空航天大学学报 2020年第2期46卷 304-313页

作者：彭苗娇吴惠松林麒周凡桂柳汀王晓光厦门大学航空航天学院厦门361005

针对应用于风洞试验模型支撑的绳系并联机器人的设计需求,采用实验和理论建模相结合的方法,研究绳阻尼对绳系并联机器人动力学特性的影响。首先,为了准确地定量描述绳阻尼,设计了一套测量绳阻尼的实验装置,通过实验得到了不同参数下的... 详细信息

针对应用于风洞试验模型支撑的绳系并联机器人的设计需求,采用实验和理论建模相结合的方法,研究绳阻尼对绳系并联机器人动力学特性的影响。首先,为了准确地定量描述绳阻尼,设计了一套测量绳阻尼的实验装置,通过实验得到了不同参数下的绳阻尼比;其次,考虑了绳阻尼,对绳张力进行建模,并提出了考虑绳阻尼的绳系并联机器人的动力学建模方法;最后,分析了绳阻尼对绳系并联机器人动力学特性的影响。结果表明:绳阻尼对绳系并联机器人动力学响应的影响主要体现在响应幅值上,绳直径越大,绳阻尼对绳系并联机器人动力学响应的减振作用越明显。当绳阻尼系数大于0.6 N·s/m时,不论绳直径粗细如何,绳阻尼对绳系并联机器人动力学特性的影响不能忽略。研究结果可为绳系并联机器人的设计提供理论指导。

关键词：绳系并联机器人绳阻尼动力学特性风洞试验模型支撑

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汽车风洞试验影响因素研究

汽车风洞试验影响因素研究

作者：詹大鹏吉林大学

学位级别：硕士

汽车在道路上行驶时所受到的气动阻力直接影响到汽车的燃油消耗,现在国内各家各户的汽车保有量不断增加,使得石油这一类不可再生资源的消耗不断加剧,减少汽车的燃油消耗则成为汽车企业所必须面对的一项问题,而这也对汽车气动阻力的改善... 详细信息

汽车在道路上行驶时所受到的气动阻力直接影响到汽车的燃油消耗,现在国内各家各户的汽车保有量不断增加,使得石油这一类不可再生资源的消耗不断加剧,减少汽车的燃油消耗则成为汽车企业所必须面对的一项问题,而这也对汽车气动阻力的改善带来了很大的挑战。汽车的空气动力学开发离不开风洞试验,汽车风洞能在很大程度上模拟汽车在道路行驶中的工况,其为直接测量汽车的气动力带来了很大的便利,然而,汽车风洞试验中会存在诸多影响因素,这些会对汽车气动力的测量造成一定的影响,因此,需要对其进行研究以提高风洞试验的精确性。本文主要以吉林大学3/4开式汽车风洞和1/2MIRA模型为研究对象,采用CFD软件STAR-CCM+研究了三项内容:风洞阻塞现象,地面效应系统以及模型支撑的影响。对于风洞阻塞现象,主要研究了喷口干扰以及试验段轴向静压梯度的影响。首先,以吉林大学风洞为例,对如何采用驻室法来获得试验段的速度进行了仿真研究,因为试验段速度的确定会直接影响到模型气动力的测量,通过一系列工况的设定分析确认了驻室法中所测静压差与风速之间的关系;其次,在喷口干扰方面,通过改变模型离喷口的距离,分析了喷口干扰的影响,着重分析了模型气动阻力的变化,模型前部的气流速度和压力的分布,以及喷口附近的流场变化;之后,就喷口干扰对模型的气动阻力进行了一定地修正。在研究试验段轴向静压梯度方面,通过改变计算域结构模拟了风洞中不同的轴向静压梯度分布,着重分析了不同工况下模型气动阻力和气动升力的变化,尾部流场以及模型表面压力的分布,最后同样对气动阻力的变化进行了修正尝试。在分析地面效应系统方面,本文在前人研究的基础上对吉林大学汽车风洞抽吸系统进行了更进一步地分析,首先对抽吸系统的最佳抽吸率进行了确认,从三个角度来进行分析,分别是试验段静压梯度,气流偏角,地面边界层分布,确保最佳抽吸率下抽吸系统能最大程度地改善地面边界层的分布,同时能减少对试验段静压以及气流偏角的影响。其次,就抽吸系统对模型气动力的影响进行了分析,对于模型的气动阻力的变化,因为抽吸系统的使用同时改变了地面边界层的分布以及试验段静压的分布,通过设定不同的工况分离出地面边界层厚度变化对模型气动阻力的影响以及静压分布变化带来的影响,综合性地分析了抽吸系统的使用对模型气动性能所带来的变化。最后,在模型支撑方面,对吉林大学汽车风洞中一种新型的支撑平台进行了仿真研究,分析了支撑平台前部不同结构对风洞试验段内气流速度,静压分布的影响以及平台表面边界层的分布,评价了不同方案下支撑平台的作用效果。

关键词：汽车风洞喷口干扰水平浮力抽吸系统模型支撑