本文關(guān)鍵詞：基于全本征方程的無(wú)鉸式旋翼氣動(dòng)彈性分析方法

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【摘要】：無(wú)鉸式旋翼氣動(dòng)彈性分析是旋翼空氣動(dòng)力學(xué)及動(dòng)力學(xué)研究中最復(fù)雜的問(wèn)題之一。為了適應(yīng)現(xiàn)代無(wú)鉸式旋翼的發(fā)展要求,本文開(kāi)展了無(wú)鉸式旋翼氣動(dòng)彈性分析方法研究,解決了旋翼氣動(dòng)彈性綜合建模與分析中的多項(xiàng)關(guān)鍵性問(wèn)題,為提高無(wú)鉸式旋翼氣動(dòng)彈性分析精度奠定了基礎(chǔ)。本文首先基于Hodges幾何精確梁理論,建立了適合于直升機(jī)旋翼氣動(dòng)彈性分析的槳葉動(dòng)力學(xué)模型。在推導(dǎo)槳葉全本征動(dòng)力學(xué)方程時(shí),舍棄了中等變形梁理論中的階次指令法則,采用羅德里格斯參數(shù)來(lái)表示槳葉剖面變形前后的轉(zhuǎn)動(dòng)量,從而避免了旋翼槳葉連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)引起的奇點(diǎn)問(wèn)題。最后構(gòu)造了基于能量連續(xù)伽遼金法的3階有限格式,將全本征方程離散為非線性狀態(tài)空間偏微分方程。在上述槳葉動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,針對(duì)無(wú)鉸式旋翼,特別是新構(gòu)型無(wú)鉸式旋翼(如虎式直升機(jī))根部多路傳力的特點(diǎn),細(xì)化處理槳葉邊界條件。建立了旋翼系統(tǒng)其他主要部件(彈性軸承、槳轂柔性梁等)的動(dòng)力學(xué)模型及各部件對(duì)接聯(lián)系模型,并且以約束方程的形式保證了各部件之間的位移/力協(xié)調(diào)性。最后,耦合槳葉全本征動(dòng)力學(xué)模型、Leishman-Beddoes非定常動(dòng)態(tài)失速模型、Peters動(dòng)態(tài)入流模型以及動(dòng)力學(xué)邊界約束方程,建立起無(wú)鉸式旋翼氣動(dòng)彈性綜合分析模型。根據(jù)以上所做的工作,利用Newmark平均速度法對(duì)氣動(dòng)彈性綜合模型進(jìn)行時(shí)間域離散,建立起穩(wěn)態(tài)周期響應(yīng)計(jì)算流程,獲得了旋翼槳葉結(jié)構(gòu)振動(dòng)載荷,并且基于“瞬態(tài)響應(yīng)分析法”研究了無(wú)鉸式旋翼氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性問(wèn)題。最后,本文進(jìn)行了大量的算例驗(yàn)證研究,通過(guò)與國(guó)外理論分析、實(shí)驗(yàn)測(cè)試等結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了本文模型在無(wú)鉸式旋翼幾何非線性大變形分析、模態(tài)及氣動(dòng)彈性響應(yīng)計(jì)算、邊界條件準(zhǔn)確處理、槳葉振動(dòng)載荷以及旋翼氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性等氣動(dòng)彈性綜合分析的各個(gè)環(huán)節(jié)上的正確性。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V211.47

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本文編號(hào)：1221545