發(fā)布時(shí)間：2022-07-27 19:20

　　高超聲速飛行器非線性氣動(dòng)彈性問(wèn)題是當(dāng)前與未來(lái)空天飛行器氣動(dòng)彈性力學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)之一。為了確保未來(lái)高超聲速飛行器能夠在復(fù)雜飛行條件下安全、穩(wěn)定的飛行,避免顫振等災(zāi)難性事故出現(xiàn),需要對(duì)高超聲速非線性氣動(dòng)彈性問(wèn)題進(jìn)行深入研究,尤其考慮實(shí)際結(jié)構(gòu)中存在的結(jié)構(gòu)非線性,以及持續(xù)、嚴(yán)重的氣動(dòng)熱環(huán)境和高超聲速非線性氣動(dòng)力的作用下,飛行器氣動(dòng)彈性系統(tǒng)往往會(huì)表現(xiàn)出極限環(huán)、分岔和混沌等非線性動(dòng)力學(xué)特性,具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程實(shí)用價(jià)值,有助于對(duì)高超聲速飛行器非線性氣動(dòng)彈性問(wèn)題的理解與認(rèn)識(shí),為飛行器結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)彈性設(shè)計(jì)以及預(yù)防發(fā)生不利的非線性氣動(dòng)彈性行為提供理論依據(jù)。本文提出了一種高效可靠的數(shù)值積分算法用于求解非線性氣動(dòng)彈性系統(tǒng)的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。針對(duì)高超聲速飛行器全動(dòng)舵以及小展弦比機(jī)翼這兩種動(dòng)力學(xué)模型,首先探索了系統(tǒng)參數(shù)及非線性因素對(duì)非線性振動(dòng)特性的影響規(guī)律,為機(jī)翼結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)和地面振動(dòng)試驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容提供更好的理解。同時(shí),考慮了氣動(dòng)力非線性和氣動(dòng)熱效應(yīng)的影響,對(duì)機(jī)翼氣動(dòng)彈性系統(tǒng)的顫振穩(wěn)定性以及非線性氣動(dòng)彈性響應(yīng)隨系統(tǒng)參數(shù)的演變規(guī)律進(jìn)行了探討。主要工作及創(chuàng)新成果如下:（1）提出了一種基于Padé級(jí)數(shù)逼近的... 

【文章頁(yè)數(shù)】：181 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 機(jī)翼非線性氣動(dòng)彈性問(wèn)題研究現(xiàn)狀
        1.2.1 非線性氣動(dòng)彈性力學(xué)模型
        1.2.2 非線性氣動(dòng)彈性研究的基本方法
        1.2.3 高超聲速飛行器機(jī)翼非線性氣動(dòng)彈性研究
    1.3 本文的研究?jī)?nèi)容
第二章 高精度的非線性氣動(dòng)彈性數(shù)值求解方法
    2.1 引言
    2.2 數(shù)學(xué)模型
    2.3 基于Padé級(jí)數(shù)逼近的精細(xì)積分法
        2.3.1 PadéPIM法
        2.3.2 預(yù)估校正算法
        2.3.3 間隙非線性系統(tǒng)響應(yīng)計(jì)算流程
    2.4 PadéPIM算法的穩(wěn)定性
    2.5 算例與分析
        2.5.1 極限環(huán)運(yùn)動(dòng)
        2.5.2 混沌運(yùn)動(dòng)
        2.5.3 非線性氣動(dòng)彈性特性
    2.6 本章小結(jié)
    2.7 本章附錄
第三章 考慮間隙非線性的三維舵面非線性振動(dòng)特性分析
    3.1 引言
    3.2 理論模型
        3.2.1 全動(dòng)舵面結(jié)構(gòu)模型
        3.2.2 全動(dòng)舵面動(dòng)力學(xué)方程
    3.3 主共振的平均方程
    3.4 帶有間隙非線性舵面系統(tǒng)的主共振特性
        3.4.1 數(shù)值解和解析解的對(duì)比
        3.4.2 系統(tǒng)參數(shù)對(duì)主共振特性的影響
    3.5 考慮預(yù)載型間隙非線性舵面系統(tǒng)的主共振特性
        3.5.1 預(yù)載型間隙非線性系統(tǒng)的主共振特性
        3.5.2 預(yù)載大小的影響
    3.6 非線性舵面系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)
        3.6.1 外激勵(lì)頻率Ω的影響
        3.6.2 俯仰阻尼系數(shù)c_α的影響
        3.6.3 初始偏移α_f的影響
    3.7 本章小結(jié)
第四章 高超聲速流下三維舵面非線性氣動(dòng)彈性特性分析
    4.1 引言
    4.2 理論模型
        4.2.1 動(dòng)力學(xué)方程
        4.2.2 非定常氣動(dòng)力建模
        4.2.3 氣動(dòng)熱對(duì)剛度的影響
    4.3 氣動(dòng)力模型驗(yàn)證
    4.4 顫振穩(wěn)定性
    4.5 非線性氣動(dòng)彈性響應(yīng)特性
        4.5.1 線性/非線性活塞理論氣動(dòng)力下系統(tǒng)的LCO特性
        4.5.2 單個(gè)/多個(gè)間隙非線性環(huán)節(jié)下系統(tǒng)的分岔特性
        4.5.3 線性和非線性活塞理論氣動(dòng)力下系統(tǒng)的分岔特性
        4.5.4 考慮氣動(dòng)熱效應(yīng)時(shí)系統(tǒng)的分岔特性
    4.6 本章小結(jié)
    4.7 本章附錄
第五章 三維機(jī)翼非線性振動(dòng)特性分析
    5.1 引言
    5.2 數(shù)學(xué)模型
        5.2.1 能量表達(dá)式
        5.2.2 模態(tài)函數(shù)
        5.2.3 仿射變換
    5.3 三維懸臂梯形翼板的非線性動(dòng)力學(xué)方程
        5.3.1 系統(tǒng)振動(dòng)微分方程的單模態(tài)離散
        5.3.2 系統(tǒng)振動(dòng)微分方程的雙模態(tài)離散
    5.4 三維懸臂梯形翼板的主共振特性
        5.4.1 多尺度法
        5.4.2 攝動(dòng)分析
        5.4.3 解的穩(wěn)定性
        5.4.4 主共振響應(yīng)特性
    5.5 三維懸臂梯形翼板的1:3內(nèi)共振特性
        5.5.1 攝動(dòng)分析
        5.5.2 幅頻響應(yīng)特性分析
        5.5.3 解的穩(wěn)定性
        5.5.4 響應(yīng)特性分析
    5.6 復(fù)雜非線性動(dòng)力學(xué)響應(yīng)
    5.7 本章小結(jié)
    5.8 本章附錄
第六章 高超聲速流下三維機(jī)翼非線性氣動(dòng)彈性響應(yīng)特性分析
    6.1 引言
    6.2 非線性氣動(dòng)彈性方程
    6.3 氣動(dòng)熱應(yīng)力和熱效應(yīng)
    6.4 方法驗(yàn)證
    6.5 模態(tài)截?cái)嘤绊?br>    6.6 顫振穩(wěn)定性分析
    6.7 非線性氣動(dòng)彈性分析
        6.7.1 矩形翼板
        6.7.2 平行四邊形翼板
        6.7.3 梯形翼板
    6.8 本章小結(jié)
    6.9 本章附錄
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況



本文編號(hào)：3666030