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跨声速串列转子气动耦合机制分析及优化设计

推进技术 2023年第8期44卷 56-64页

作者：陶源刘宝杰中国民航大学航空工程学院天津300300 北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191 北京航空航天大学航空发动机气动热力国防重点实验室北京100191

串列叶片可以突破常规压气机气动负荷的限制,具有良好的工程应用前景。但跨声速串列转子通道内激波系结构复杂,控制难度较大,导致气动效率偏低。为解决上述问题,利用数值模拟的方法对比了串列转子前排在串列和单转子条件下气动参数、流... 详细信息

串列叶片可以突破常规压气机气动负荷的限制,具有良好的工程应用前景。但跨声速串列转子通道内激波系结构复杂,控制难度较大,导致气动效率偏低。为解决上述问题,利用数值模拟的方法对比了串列转子前排在串列和单转子条件下气动参数、流场的变化规律,分析了跨声速串列转子前/后排气动耦合机理,并完成了优化设计。结果表明:(1)串列条件下,前排落后角、总压比沿叶高分布规律发生变化,槽道正激波显著增强,是导致跨声速串列转子效率水平低下的根本原因;(2)针对跨声速串列叶型的优化可以实现流场的定制设计,优化后前/后排匹配工作状态及激波结构显著改善;(3)优化后的串列转子失速裕度提升约6%、设计点等熵效率提升约1.5%,证明了本文提出的优化设计思路及方法的有效性。

关键词：高负荷风扇跨声速串列转子气动耦合激波结构数值模拟

模态间气动耦合效应对桥梁抖振的影响(英文)

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华南理工大学学报（自然科学版） 2005年第4期33卷 53-58页

作者：曾宪武韩大建华南理工大学土木工程系广东广州510640

对桥梁抖振的分析传统上均采用单模态叠加SRSS法,但随着桥梁的长大化,模态间气动耦合效应的影响越来越大,在分析中必须加以考虑.有鉴于此,文中采用Scanlan多模态耦合抖振理论,以2自由度弯扭耦合系统为研究对象,通过定义系统的10种不同... 详细信息

对桥梁抖振的分析传统上均采用单模态叠加SRSS法,但随着桥梁的长大化,模态间气动耦合效应的影响越来越大,在分析中必须加以考虑.有鉴于此,文中采用Scanlan多模态耦合抖振理论,以2自由度弯扭耦合系统为研究对象,通过定义系统的10种不同的传递函数并考察系统传递函数随风速的变化规律,对模态间气动耦合效应进行进一步的研究,揭示了模态间气动耦合的机理和本质.

关键词：大跨度桥梁多模态耦合抖振频域气动耦合传递函数

基于气动耦合的导弹适配器初始分离弹道数值分析

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弹道学报 2015年第4期27卷 52-58,68页

作者：牛钰森姜毅李静陈苗史少岩于邵祯北京理工大学宇航学院北京100081 海军装备研究院北京100161

为了准确预测与导弹分离后导弹适配器的初始分离弹道,使用基于局部重构方法的动网格技术,将适配器的运动与流场的变化耦合。通过CFD方法实时求解适配器飞行过程中的气动载荷,并对适配器的六自由度运动微分方程进行求解。使用基于尺寸函... 详细信息

为了准确预测与导弹分离后导弹适配器的初始分离弹道,使用基于局部重构方法的动网格技术,将适配器的运动与流场的变化耦合。通过CFD方法实时求解适配器飞行过程中的气动载荷,并对适配器的六自由度运动微分方程进行求解。使用基于尺寸函数的局部重构方法对适配器周围网格进行更新。通过数值计算得到了适配器在初始分离弹道阶段的气动载荷系数曲线,以及适配器的分离速度、角速度曲线和分离飞行轨迹,并与试验结果进行了对比,两者高度一致。结果表明,在分离初速的作用下,适配器与导弹的距离逐渐增大,在气动力作用下适配器发生偏转,直到初始分离弹道结束适配器未与导弹发生碰撞。

关键词：适配器 CFD 六自由度动网格气动耦合

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二自由度平板断面气动耦合颤振的机理研究

力学季刊 2010年第4期31卷 590-596页

作者：丁泉顺张鹏飞朱乐东同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

桥梁耦合颤振是介于单自由度颤振和经典平板耦合颤振之间的振动现象,因而对经典平板耦合颤振机理的研究对于桥梁气动耦合颤振机理的理解是非常有益的。通过对系统竖向和扭转耦合振动运动方程进行分析,将系统振动参数的频率和阻尼比隐式... 详细信息

桥梁耦合颤振是介于单自由度颤振和经典平板耦合颤振之间的振动现象,因而对经典平板耦合颤振机理的研究对于桥梁气动耦合颤振机理的理解是非常有益的。通过对系统竖向和扭转耦合振动运动方程进行分析,将系统振动参数的频率和阻尼比隐式地表达成主梁断面颤振导数的函数形式,导出了二自由度耦合颤振分析方法。将该分析方法的结果与系统特征值分析方法的计算结果进行了比较,验证了该分析方法的可靠性和适用性,并对理想薄平板断面气动耦合颤振的机理进行了研究。分析结果表明,对于理想薄平板断面来说,耦合颤振导数项对系统振动参数中频率的影响均较小,系统扭转和竖向振动模态的气动阻尼比主要由直接颤振导数项和耦合颤振导数项A1*H3*构成,其它耦合颤振导数项对系统气动阻尼影响都不大。

关键词：平板断面气动耦合颤振机理颤振分析

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新月形覆冰单导线气动耦合特性分析

重庆大学学报 2023年

作者：刘源涛赵珊鹏田铭兴兰州交通大学自动化与电气工程学院

为进一步明确气动耦合特性对新月形覆冰单导线舞动幅值的影响，基于空气动力学理论，建立了新月形覆冰单导线风致振动响应分析模型。采用流固耦合方法对新月形覆冰单导线的位移时程进行了计算，分析了气动耦合特性对新月形覆冰单导线舞... 详细信息

为进一步明确气动耦合特性对新月形覆冰单导线舞动幅值的影响，基于空气动力学理论，建立了新月形覆冰单导线风致振动响应分析模型。采用流固耦合方法对新月形覆冰单导线的位移时程进行了计算，分析了气动耦合特性对新月形覆冰单导线舞动幅值的影响。研究结果表明：频率比和自由度对新月形覆冰单导线气动升阻力系数的影响较小，说明新月形覆冰单导线在流场中受到的气动力不随自由度和频率比的不同而发生变化。在不同自由度系统中，新月形覆冰单导线在攻角为20°时发生大幅舞动。垂直单自由度系统中，新月形覆冰单导线舞动幅值受固有频率影响较大，固有频率越大，舞动幅值越小。垂直-水平两自由系统中，垂直频率等于水平频率时，新月形覆冰单导线发生耦合振动，此时新月形覆冰单导线垂直方向的舞动幅值大于其他频率下的舞动幅值。新月形覆冰单导线在流场中发生舞动时，其水平方向运动会促进垂直方向振动，且新月形覆冰单导线在流场中的运动轨迹呈长条状。研究成果进一步明确了气动耦合特性对新月形覆冰单导线舞动的影响，可为工程上新月形覆冰单导线的舞动和防舞研究提供一定理论参考。

关键词：新月形覆冰导线气动耦合舞动幅值流固耦合

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大跨桥梁气动耦合抖振响应分析的实用方法

土木工程学报 2004年第2期37卷 33-37,110页

作者：顾明陈甦人同济大学土木学院

基于单模态响应的SRSS方法因其计算简便 ,是当前工程界分析大跨桥梁抖振的常用方法。但随着跨度增大 ,气动耦合效应对桥梁抖振响应的影响越来越强 ,SRSS方法计算所得的抖振响应将出现较大的误差。而目前国内外提出的考虑气动耦合效应的... 详细信息

基于单模态响应的SRSS方法因其计算简便 ,是当前工程界分析大跨桥梁抖振的常用方法。但随着跨度增大 ,气动耦合效应对桥梁抖振响应的影响越来越强 ,SRSS方法计算所得的抖振响应将出现较大的误差。而目前国内外提出的考虑气动耦合效应的多模态抖振响应分析方法虽然精度比SRSS方法高得多 ,但计算过程过于复杂 ,难以被工程界接受。本文基于经典的Scanlan抖振分析方法 ,在合理简化的基础上 ,导出了多模态气动耦合抖振响应的近似闭合解 ;定义了描述模态之间耦合程度的模态耦合系数和提出了大跨桥梁气动耦合抖振响应分析的实用方法———修正的SRSS方法。最后以日本明石海峡大桥为例 ,说明了本方法的精度和实用性。

关键词：大跨桥梁抖振气动耦合多模态实用分析方法

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面向控制的飞行器气动耦合模型解耦方法研究

飞行力学 2013年第5期31卷 402-406页

作者：朱多宾呼卫军林鹏周军西北工业大学精确制导与控制研究所陕西西安710072

针对气动交联耦合所带来的飞行器控制系统设计复杂、控制性能无法采用现有的控制系统评价方法等设计问题,提出了一种新的气动耦合模型解耦方法。该方法引入了气动耦合评价指标———气动耦合度,建立了气动弱耦合与气动强耦合的耦合度区... 详细信息

针对气动交联耦合所带来的飞行器控制系统设计复杂、控制性能无法采用现有的控制系统评价方法等设计问题,提出了一种新的气动耦合模型解耦方法。该方法引入了气动耦合评价指标———气动耦合度,建立了气动弱耦合与气动强耦合的耦合度区间,提出了耦合忽略与等效转换两种解耦方法;实现了飞行器各通道气动耦合条件下模型的完全或部分解耦,利于采用工程中常用的SISO控制系统设计与评价方法。仿真结果表明了面向控制的气动耦合模型解耦方法的有效性。

关键词：气动耦合气动耦合度面向控制解耦

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多无人机编队飞行气动耦合仿真

飞行力学 2013年第1期31卷 29-32页

作者：袁园闫建国屈耀红西北工业大学自动化学院陕西西安710129

针对多无人机紧密编队飞行中的气动耦合问题,提出了一种基于涡流模型分析和计算流体力学(CFD)仿真相结合的气动耦合研究方法。该方法首先在分析长机尾涡对僚机产生诱导速度的基础上,分别建立了僚机气动增量、两机相对位置及相对方位的... 详细信息

针对多无人机紧密编队飞行中的气动耦合问题,提出了一种基于涡流模型分析和计算流体力学(CFD)仿真相结合的气动耦合研究方法。该方法首先在分析长机尾涡对僚机产生诱导速度的基础上,分别建立了僚机气动增量、两机相对位置及相对方位的数学模型,进一步通过仿真计算得到编队飞行时的最佳间距,最后利用CFD对长机与僚机间的气动耦合效应进行了仿真。结果表明:X-47B无人机按此间距编队飞行时,僚机的升阻比从5.4774提高到7.2231。

关键词：多无人机编队飞行气动耦合

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无人机紧密编队飞行气动耦合仿真研究

飞行力学 2023年第1期41卷 14-19页

作者：李丹韩其初徐波李欣中山大学航空航天学院广东广州510275

针对典型的长僚机固定翼双机紧密编队飞行中的气动耦合问题,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)理论,对在同一高度飞行的无人机单机和长僚机双机单元分别进行流场仿真研究。仿真结果表明:在特定的外部环境下,当两架... 详细信息

针对典型的长僚机固定翼双机紧密编队飞行中的气动耦合问题,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)理论,对在同一高度飞行的无人机单机和长僚机双机单元分别进行流场仿真研究。仿真结果表明:在特定的外部环境下,当两架小型无尾后掠翼无人机距离为两倍翼展、机翼在翼展方向重叠12.15%时,僚机的升力增量和阻力负增量均达到最大值,气动效率最佳。

关键词：固定翼紧密编队飞行气动耦合计算流体力学