跨聲速氣動彈性力學

前言

第1章　緒論　1
1.1　氣動彈性問題概述　1
1.2　跨聲速複雜流動　2
1.3　跨聲速氣動彈性研究現狀　5
1.3.1　穩定性問題　5
1.3.2　回應問題　7
1.3.3　目前研究的局限性　8
1.4　跨聲速氣動彈性控制研究進展　9
1.5　本章小結　11

第2章　跨聲速複雜流動的數值模擬　13
2.1　數值模擬綜述　13
2.2　基於非結構網格技術的流動模擬　16
2.2.1　網格技術　16
2.2.2　流動控制方程及時空離散　21
2.2.3　湍流模型　23
2.3　跨聲速翼型抖振算例驗證　25
2.3.1　參數敏感性研究　26
2.3.2　抖振載荷預測　28
2.3.3　抖振邊界預測　29
2.4　機翼跨聲速抖振算例驗證　33
2.4.1　CRM模型介紹　33
2.4.2　定常算例驗證　34
2.4.3　抖振特性分析　35
2.5　本章小結　40

第3章　流動穩定性分析及建模　42
3.1　綜述　42
3.2　基於DMD技術的流動穩定性分析　45
3.2.1　DMD分析方法　45
3.2.2　流動的穩定性分析　47
3.3　基於ARX模型的不穩定流動建模　54
3.3.1　ARX模型及建模過程　54
3.3.2　不穩定定常解　56
3.3.3　模型辨識　59
3.3.4　不穩定系統的截斷　61
3.4　基於ERA技術的非定常流動建模　64
3.4.1　ERA建模方法簡介　64
3.4.2　模型建立　66
3.5　氣動模態的識別和提取　67
3.6　本章小結　70

第4章　跨聲速氣動彈性分析方法及驗證　72
4.1　引言　72
4.2　CFD/CSD時域耦合求解方法　73
4.3　基於ROM的顫/抖振統一分析模型　76
4.4　算例驗證　77
4.4.1　振盪翼型非定常氣動力　77
4.4.2　HIRENASD機翼靜氣動彈性　78
4.4.3　BACT模型顫振　81
4.4.4　AGARD Wing445.6機翼顫振　85
4.4.5　NSAP機翼嗡鳴　88
4.5　本章小結　90

第5章　跨聲速顫振　91
5.1　AGARD Wing 445.6機翼跨聲速顫振邊界分散機理研究　92
5.1.1　顫振邊界分散現象　92
5.1.2　參數敏感性分析　94
5.1.3　氣動特徵模態提取　96
5.1.4　氣動模態擾動與顫振邊界的關係　98
5.2　跨聲速嗡鳴特性研究　104
5.2.1　跨聲速嗡鳴與跨聲速抖振的關聯性　105
5.2.2　嗡鳴發生的結構頻率範圍　109
5.2.3　嗡鳴的功能解釋　112
5.3　跨聲速嗡鳴機理研究　114
5.3.1　基於降階模型的嗡鳴特性預測　114
5.3.2　A/B型嗡鳴機理分析　117
5.3.3　C型嗡鳴機理分析　125
5.3.4　A/B型和C型嗡鳴的比較和討論　129
5.4　本章小結　131

第6章　跨聲速抖振及相關氣動彈性問題　132
6.1　抖振與顫振的博弈及其機理研究　133
6.1.1　研究狀態選取　133
6.1.2　顫/抖振伴生與博弈現象　135
6.1.3　博弈機理分析　137
6.2　彈性特徵對跨聲速抖振始發邊界的影響　139
6.2.1　結構參數影響研究　140
6.2.2　抖振邊界降低　142
6.3　跨聲速抖振鎖頻及誘發機理　144
6.3.1　鎖頻特性分析　144
6.3.2　鎖頻誘發機理研究　146
6.3.3　品質比的影響　153
6.4　本章小結　157

第7章　跨聲速氣動彈性本質及判別　158
7.1　跨聲速氣動彈性問題的本質分析　158
7.2　跨聲速氣動彈性故障模式判別與故障排除建議　159
7.3　本章小結　162

第8章　跨聲速氣動彈性控制研究　163
8.1　氣動彈性控制研究概述　163
8.2　跨聲速嗡鳴抑制研究　165
8.2.1　俯仰阻尼導數——嗡鳴觸發的定量判據　165
8.2.2　基於代理模型的優化設計框架　168
8.2.3　基於外形優化的跨聲速嗡鳴抑制　172
8.3　跨聲速抖振控制研究模型及方案　175
8.4　基於CFD模擬的主動控制　176
8.4.1　開環控制　176
8.4.2　閉環控制　180
8.5　基於ROM的閉環控制律設計　189
8.5.1　極點配置　190
8.5.2　LQR控制　192
8.5.3　控制律魯棒性檢驗　195
8.5.4　最優控制律的討論　197
8.6　被動回饋控制　201
8.6.1　控制模型　201
8.6.2　控制機理分析　202
8.6.3　參數影響研究　205
8.7　本章小結　207

參考文獻　208