基于压弯刚度匹配论则的复合材料加筋板结构优化设计

提出一种评估加筋板承载效率的量化方法,用于初步实现复合材料加筋板中加强筋布局与尺寸的优化.讨论了不同压缩与弯曲刚度的匹配模式对于复合材料加筋板临界失稳载荷的影响.将全局失稳载荷、局部失稳载荷与静载荷的接近程度作为评判结构承载效率的指标,构建了一种以压缩、弯曲刚度系数作为设计变量并反映结构效率的代理模型,避免了局部最优点的出现,更利于数值寻优.通过一种典型复合材料加筋板的有限元分析验证,发现压-弯刚度匹配模式与结构效率之间存在明显关系.优化后壁板的临界失稳载荷与所施加的静载荷基本一致,从而验证了基于承载效率以及结构总体刚度匹配关系的优化方法的可行性.     

网格加筋壳结构局部受热轴压承载能力分析

弹体结构设计中越来越多地采用网格加筋壳结构,结构局部受热将降低其承载能力。本文首先采用解析方法分析了受热平板的屈曲失效,在此基础上,对网格加筋壳体在轴压和局部热流作用下的承载能力进行数值模拟,表明材料的热膨胀系数是影响结构失稳载荷的主要因素,分析了局部热流对结构局部失稳和整体失稳承载力的影响,其结果对弹体结构局部受热或抗激光设计具有参考意义。     

纤维缠绕气瓶设计分析

讨论了具有金属内衬的纤维缠绕气瓶在加压和卸压过程中的变形特性。依据网格理论,给出了纤维缠绕壳体的设计方法。对塑性性能良好的金属材料内衬,可用强度理论中的最大正应变准则进行强度设计。推导出气瓶卸压时内衬不失稳所应满足的条件。为使卸压时内衬不失稳,内衬与纤维缠绕壳体之间应有足够的粘接强度,而且内衬的壁厚应越薄越好。对壁厚较薄的内衬,给出了气瓶卸压时内衬不失稳的最小粘接强度的确定方法。算例表明,文中给出的设计分析方法,可用于具有金属内衬纤维缠绕气瓶的初步设计。     

飞机尾涡对的三维失稳快速模拟方法

飞机尾流是制约机场飞行间隔缩短的重要因素之一,然而当前的尾流演化数值模拟和经验模型均无法兼顾尾流演化的时效性和准确性,不利于管制机场尾流间隔。考虑到飞机尾流由飞机尾涡对主导,而动力学失稳又是飞机尾涡耗散的主要机制,本文提出基于曲率修正涡丝法的飞机尾涡对失稳快速模拟方法。通过三次样条插值得到涡段中点坐标,将直涡段处理为弯曲涡段,同时考虑涡段对自身控制点的诱导作用,实现涡丝法诱导速度的曲率修正。另外,给出了涡丝法模拟飞机尾涡对周期条件的处理方法,大幅提升了涡丝法模拟飞机尾涡失稳的计算精度。数值实验结果表明,考虑曲率修正的涡丝法能够以较低的计算成本实现快速预测尾涡对长波失稳,并且失稳增长率、涡丝倾角均与理论值吻合良好。在施加不同强度的湍流扰动后,本文方法模拟得到的涡对快速耗散时间与理论值吻合较好,尤其对于中弱强度的湍流扰动,本文方法预测结果更为准确。     

转子碰摩运动的非稳态分析

本文研究了一个柔性单圆盘挤压油膜阻尼器转子系统的非稳态碰摩运动。转子以定常角加速度通过临界转速时产生碰摩, 碰摩力由库仑摩擦定理确定。通过数值计算揭示在各种系统参数下, 角加速度对反向涡动的影响规律, 为防止转子通过临界转速时产生碰摩失稳提供一定参考。      

某型直升机尾上舱结构失稳故障修复研究

从某型直升机尾上舱结构失稳故障入手,分析了产生故障的原因,制定了修复方案,进行了修复验证,成功排除了故障,并提出使用、维护建议以确保直升机的使用安全.     

小展弦比飞翼标模跨声速横向失稳运动

适应于高速巡航、隐身、机动飞行的小展弦比飞翼布局采用了大后掠三角翼外形,在跨声速时会面临与三角翼类似的前缘涡非对称破裂引起的横向失稳运动。为了研究该失稳运动特性及其控制策略,以小展弦比飞翼标模（前缘后掠角65°,展弦比1.54）为研究对象,结合气动/流动一体化测量风洞试验、自由滚转风洞试验以及数值模拟等综合手段,成功地在风洞中捕捉到了马赫数为0.8、0.9,迎角为15°~20°条件下的横向失稳运动,包括机翼下落和机翼摇滚运动形式。对失稳运动进行的品质因数分析表明,其横向飞行品质大幅下降。利用频谱和相轨迹分析发现其失稳运动属于混沌或多周期的宽频振荡。采用前缘襟翼下偏10°、内外侧副翼同时下偏10°的组合进行了自由滚转风洞试验对比研究,证明了该舵偏组合在马赫数为0.8,迎角为20°时起到了抑制失稳运动的作用。基于CFD手段开展了失稳运动流动机理研究,结果表明在跨声速时,左右机翼的前缘涡在激波干扰下分离不对称,产生的滚转力矩高低频共存,引起了模型自激振荡。     

HyTRV流场特征与边界层稳定性特征分析

高超声速转捩研究飞行器（HyTRV）是为研究三维复杂外形的边界层转捩问题而设计的一款具备真实飞行器典型特征的升力体标模。为支撑更加全面系统的理论分析、数值模拟、风洞试验和飞行试验研究,采用高精度数值模拟方法、线性稳定性理论（LST）和e^N方法对HyTRV标模的典型流动特征和边界层失稳特征进行了分析。研究表明,HyTRV展现出多个相对独立的横流区域和多个流向涡结构;HyTRV的边界层存在横流失稳模态、第二模态、附着线失稳模态等常见模态。横流失稳模态出现在周向高低压区之间的横流区域,能够主导转捩发生;横流区域同时也存在第二模态,其N值普遍比横流失稳模态小;附着线失稳模态呈现出第二模态特性,且频率非常高。还研究了攻角和单位雷诺数的影响。结果表明,随着攻角增加,标模下表面中心线的流向涡结构逐渐消失,横流雷诺数逐渐减小;上表面流向涡结构逐渐从腰部移向顶端,并出现新的流向涡结构。增加攻角,所有失稳模态的N值总体上逐渐减小;增加单位雷诺数,N值显著增加。基于研究结果,针对流向涡失稳、横流失稳、第二模态和附着线失稳等给出了研究建议。     

高超声速边界层基频二次失稳条纹结构的稳定性

近年来在高超声速边界层的直接数值模拟和静风洞实验研究中,相继发现了边界层转捩前出现的典型基频模态二次失稳现象,其主要成分为流向条纹结构。全文以高超声速平板边界层为研究对象,采用线性稳定性分析和二次稳定性分析的方法,对边界层内条纹结构的产生机制和无黏稳定性特征进行了研究。结果表明:首次失稳扰动幅值对二次失稳类型有影响。当首次失稳扰动幅值较大时,基频模态占主导,其主要成分为条纹结构,表现为流向涡。该条纹结构存在着多个无黏失稳模态,其中低频模态对应于第一模态在三维边界层内的扩展,高频模态对应于可压缩的第二模态。这一研究成果为进一步开展高超声速边界层转捩机制研究奠定了基础。     

短时傅里叶变换在压气机气动失稳分析中的应用

摘要:短时傅里叶变换技术作为一种重要的分析工具,可用来分析某型发动机低压压气机气动失稳的时域和频域信号,从而能清晰地了解其气动失稳的发生和发展过程。所获得的这些结果将为改进该低压压气机的气动设计提供科学依据。