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基于onera气动力的多级动态失速模型研究

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基于ONERA气动力的多级动态失速模型研究

作者：夏润泽南京航空航天大学

学位级别：硕士

由于现代高性能战斗机对于机动性能的要求以及直升机旋翼系统的结构特点,飞机常常会面临大迎角动态失速问题。鉴于动态失速的复杂性,暂时还无法使用纯理论方法对其进行有效研究,目前工程中常采用经验模型。onera作为一种具有代表性的动... 详细信息

由于现代高性能战斗机对于机动性能的要求以及直升机旋翼系统的结构特点,飞机常常会面临大迎角动态失速问题。鉴于动态失速的复杂性,暂时还无法使用纯理论方法对其进行有效研究,目前工程中常采用经验模型。onera作为一种具有代表性的动态失速模型可对翼型在动态失速下的气动特性进行模拟,但对于深失速状态下气动特性曲线的多级峰值无法进行有效捕捉。同时经典onera模型的应用也局限于固定形状翼型,无法满足对于带控制面可变翼型的研究需求。本文主要对onera动态失速模型的使用范围以及在深失速下的计算精度进行研究。首先为了使onera模型应用于带控制面的可变翼型,采用Peters有限状态气动载荷理论,并结合动态入流模型加入尾迹的影响。同时基于大幅振荡数据,利用遗传算法辨识得到改良的环量形式onera方程,以此来计算动态失速引起的附加载荷,建立适用于可变翼型的动态失速模型。此外,为了获取作为onera模型驱动的可变翼型静态残差,本文以基准翼型的静态残差数据为基础,采用广义坐标,通过一种平移拟合方法建立了可变翼型的静态残差数据库。对于深失速等具有明显多级失速现象的情况,在已建立的模型中再加入一个由脉冲驱动的二级失速环量方程来模拟二级失速涡引起的升力波动,使模型具备了对于多级升力峰值的捕捉能力。最后将各部分整合为一个统一模型,并加入相应的修正系数,得到适用于可变翼型多级动态失速的时域非定常气动力模型。并分别在固定形状翼型和可变翼型下验证了该模型的有效性。

关键词： onera模型动态失速多级失速可变翼型时域非定常气动力

基于onera气动力模型的风力机叶片颤振时域分析

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山东科技大学学报（自然科学版） 2009年第3期28卷 56-60页

作者：林学海任勇生山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266510

应用onera气动力模型对挥舞-摆动耦合风力机叶片进行颤振分析,数值分析采用NACA0012叶型的风力机叶片数据,根据数值积分得到叶片自激振动的时间响应曲线,由此容易判别在给定风速下,叶片的气动弹性稳定性。研究结果为动力失速状态下叶片... 详细信息

应用onera气动力模型对挥舞-摆动耦合风力机叶片进行颤振分析,数值分析采用NACA0012叶型的风力机叶片数据,根据数值积分得到叶片自激振动的时间响应曲线,由此容易判别在给定风速下,叶片的气动弹性稳定性。研究结果为动力失速状态下叶片稳定性的分析与判别提供了一个可选择的途径。

关键词： onera模型气动弹性气弹稳定性颤振

基于复合材料薄壁结构的转子叶片非线性气弹时域响应分析

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太阳能学报 2012年第1期33卷 105-112页

作者：刘廷瑞任勇生山东科技大学机械电子工程学院青岛266590

阐述了基于复合材料薄壁梁结构的风力机转子叶片非线性气弹响应分析方法。结构是基于不同刚度系数的挥舞和扭转组成的弯-扭耦合模型,而非线性气动力的计算采用非线性onera模型。在Galerkin法基础上,利用片条理论分解了非线性气动力的积... 详细信息

阐述了基于复合材料薄壁梁结构的风力机转子叶片非线性气弹响应分析方法。结构是基于不同刚度系数的挥舞和扭转组成的弯-扭耦合模型,而非线性气动力的计算采用非线性onera模型。在Galerkin法基础上,利用片条理论分解了非线性气动力的积分项,构建了结构和气动力相结合的非线性微分方程组,给出了分析非线性气弹响应的方法,并基于小范围近似法进行了线性化,研究了线性化后的时域响应,给出了基于线性化后的时域响应进行稳定性分析的方法。

关键词：复合材料薄壁结构非线性气弹 onera模型 Galerkin法小范围近似法

风力机复合材料叶片的动力失速气弹稳定性研究

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机械工程学报 2011年第12期47卷 113-125页

作者：任勇生刘廷瑞杨树莲山东科技大学机械电子工程学院青岛266510 山东工商学院计算机基础教学部烟台264005

研究复合材料风力机转子叶片的非线性气弹稳定性问题。叶片结构采用匀速旋转的、具有周向反对称刚度(CAS)构型的弯—扭耦合复合材料薄壁梁模型;气动力采用大攻角动力失速非线性onera模型。基于Galerkin法建立广义坐标表示的叶片二阶非... 详细信息

研究复合材料风力机转子叶片的非线性气弹稳定性问题。叶片结构采用匀速旋转的、具有周向反对称刚度(CAS)构型的弯—扭耦合复合材料薄壁梁模型;气动力采用大攻角动力失速非线性onera模型。基于Galerkin法建立广义坐标表示的叶片二阶非线性气弹常微分方程组,利用片条理论简化对非线性广义气动力的求解。基于摄动技术在非线性静平衡点附近对非线性气弹系统进行线性化,采用特征值方法以及时域积分法估计叶片的非线性颤振边界和气弹响应的稳定性问题。通过数值分析,揭示叶片转速、叶片纤维铺层角对非线性颤振边界的影响。

关键词：风力机叶片复合材料薄壁结构非线性气弹 onera模型 Galerkin法片条理论

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大型水平轴风力机叶片气弹稳定性研究及控制

机械设计与研究 2018年第2期34卷 199-204页

作者：常林刘廷瑞徐玮吴鸿才山东科技大学机械电子工程学院

阐述非线性气动弹性模型建立过程,修正后的非线性onera气弹模型基于拉格朗日方程和泰勒级数展开,经过小范围近似线性化,得到可直接分析的线性化气弹模型。模拟极端条件下叶片挥舞和摆振方向受迫振动情形,通过simulink模块搭建进行系统... 详细信息

阐述非线性气动弹性模型建立过程,修正后的非线性onera气弹模型基于拉格朗日方程和泰勒级数展开,经过小范围近似线性化,得到可直接分析的线性化气弹模型。模拟极端条件下叶片挥舞和摆振方向受迫振动情形,通过simulink模块搭建进行系统仿真。提出了最优PID控制方法和线性二次型的主动控制过程及控制结果对比分析。着重阐述了最优控制的控制思想和LQR控制的分析过程,得到易于实现的主动控制方法。所选取的LOR控制法适用广泛且成本较低、易于实现。

关键词：非线性气弹线性二次型控制 onera模型小范围近似

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大展弦比复合翼非线性失速颤振分析

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