大展弦比机翼的非线性气弹响应分析 被引量：9

1

作者 冉玉国 刘会 +1 位作者 张金梅 韩景龙 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期394-399,共6页

高空长航时飞行器将在未来军事与民用领域具有广阔的应用前景,这类飞行器具有大展弦比、大柔度机翼,在对该类型结构的气弹响应分析中,必须要考虑机翼的非线性因素。目前,对大型的工程结构MSC.NAS-TRAN提供了线性颤振、线性气弹的计算功... 高空长航时飞行器将在未来军事与民用领域具有广阔的应用前景,这类飞行器具有大展弦比、大柔度机翼,在对该类型结构的气弹响应分析中,必须要考虑机翼的非线性因素。目前,对大型的工程结构MSC.NAS-TRAN提供了线性颤振、线性气弹的计算功能,但无法进行非线性结构的气弹响应分析。本文在非线性运动方程中引入ONERA气动力的线性项,利用DMAP语言在NASTRAN非线性瞬态响应分析程序中加入相关气动力模块,实现了大型有限元机翼的非线性气弹响应分析。文中给出了算例,结果验证了该法分析大展弦比机翼结构气弹响应的有效性,具有重要的工程应用价值。 展开更多

关键词 大展弦比机翼 非线性气弹响应 DMAP NASTRAN ONERA气动力

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大型水平轴风力机叶片气弹稳定性研究及控制 被引量：8

2

作者 常林 刘廷瑞 +1 位作者 徐玮 吴鸿才 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2018年第2期199-204,共6页

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... 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。 展开更多

关键词 非线性气弹 线性二次型控制 ONERA模型 小范围近似

原文传递

大尺寸风力机叶片流固耦合特性研究 被引量：7

3

作者 廖明夫 李岩 +1 位作者 王巧艳 吕品 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2018年第4期493-500,共8页

随着大型风力机叶片尺寸增大,其柔性也越来越大,在运行中更容易出现大变形现象,进而导致叶片结构的几何非线性变形、流体的非定常特性以及独特的流固耦合现象,需要采用更准确的模型进行分析。该文采用基于几何精确梁方法和自由涡尾迹方... 随着大型风力机叶片尺寸增大,其柔性也越来越大,在运行中更容易出现大变形现象,进而导致叶片结构的几何非线性变形、流体的非定常特性以及独特的流固耦合现象,需要采用更准确的模型进行分析。该文采用基于几何精确梁方法和自由涡尾迹方法的流固耦合模型,研究了大尺寸叶片的耦合特性。针对叶片柔性变大、质量变轻的特点,分别采用缩小叶片刚度和质量的方法,研究叶片大变形和质量变轻对耦合响应的影响,结果表明刚度降低会大幅增大叶片变形和载荷,而质量降低对叶片变形和载荷的影响并不明显。当刚度和质量同时降低时,叶片在叶轮平面外变形量大幅增加,使叶轮功率下降。对叶片尺寸变大带来的影响也进行了研究,发现大尺寸叶片的根部应力和载荷波动会较明显高于小尺寸叶片。 展开更多

关键词 风力机 流固耦合模型 几何精确梁 自由涡尾迹

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风电机组偏航状态载荷控制 被引量：4

4

作者 廖明夫 吕品 +1 位作者 康刘宏 王巧艳 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2018年第3期337-343,共7页

随着低风速风场的不断开发,低风速型风电机组面临叶轮尺寸不断增加和风况更加多变的情况。叶轮尺寸的不断增大带来了叶片柔性的增加,需要更加准确的仿真模型。而风况的多变导致机组长期处于偏航状态,进而导致叶片载荷波动的加剧,对机组... 随着低风速风场的不断开发,低风速型风电机组面临叶轮尺寸不断增加和风况更加多变的情况。叶轮尺寸的不断增大带来了叶片柔性的增加,需要更加准确的仿真模型。而风况的多变导致机组长期处于偏航状态,进而导致叶片载荷波动的加剧,对机组寿命产生较大的影响。基于非线性耦合模型,提出了一种独立变桨载荷控制方法。非线性耦合模型采用了几何精确梁和自由涡尾迹方法,更适用于大尺寸叶轮的流固耦合效应的仿真。结果显示,提出的独立变桨控制方法不需要复杂的控制系统和额外的传感系统,即可以获得较好的降载效果。 展开更多

关键词 风力发电 非线性流固耦合模型 几何精确梁 自由涡尾迹 偏航状态 载荷控制

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机翼极限环振荡仿真与计算

5

作者 陈韦贤 徐敏 《电子设计工程》 2013年第13期4-8,共5页

机翼极限环振荡(LCO)是典型的非线性气动弹性问题,严重的会造成机翼的结构破坏。为了精确捕捉极限环振荡初始临界点,准确预测极限环的幅值,为机翼的设计提供准确的数据参考,本文综合考虑了气动与结构非线性的影响,提出了一种松耦合气动... 机翼极限环振荡(LCO)是典型的非线性气动弹性问题,严重的会造成机翼的结构破坏。为了精确捕捉极限环振荡初始临界点,准确预测极限环的幅值,为机翼的设计提供准确的数据参考,本文综合考虑了气动与结构非线性的影响,提出了一种松耦合气动弹性仿真方法。在子迭代过程中分别采用LUSGS双时间推进和多步推进法交替求解气动和结构动力学方程;一种高效的插值技术应用于耦合界面数据的映射与传递;采用精确动网格技术模拟气体的非定常流动。对标准模型切尖三角翼的跨音速极限环振荡的计算与分析,表明相比同类仿真方法,通过此方法得到结果与实验值吻合更好;证明了结构几何非线性与气动非线性是诱发LCO的重要原因。耦合仿真方法保真度高,能为强非线性结构的强度设计提供重要依据。 展开更多

关键词 极限环振荡模拟 时域计算 流固耦合 非线性气弹

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大型风力机叶片非线性流固耦合模型 被引量：11

6

作者 吕品 廖明夫 尹尧杰 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期2126-2135,共10页

基于几何精确梁理论建立叶片的非线性结构模型,基于自由涡尾迹理论建立叶片的非定常流场模型,并采用分区弱耦合方法建立大型风力机的非线性气弹模型。通过与线性模型计算结果对比验证非线性结构模型对线性结果的正确性,采用风洞实验数... 基于几何精确梁理论建立叶片的非线性结构模型,基于自由涡尾迹理论建立叶片的非定常流场模型,并采用分区弱耦合方法建立大型风力机的非线性气弹模型。通过与线性模型计算结果对比验证非线性结构模型对线性结果的正确性,采用风洞实验数据验证自由涡尾迹模型的正确性。将该模型应用于NREL 5 MW的仿真计算,计算结果表明,该非线性气弹模型可以用于大型风力机在大载荷情况和考虑非定常流场的条件下的非线性响应仿真。 展开更多

关键词 风力发电 风力机叶片 大变形 非线性气弹模型 几何精确梁 自由涡尾迹

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风力机复合材料叶片的动力失速气弹稳定性研究 被引量：10

7

作者 任勇生 刘廷瑞 杨树莲 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期113-125,共13页

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... 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。 展开更多

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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基于神经网络的非线性气动弹性系统辨识 被引量：5

8

作者 窦立谦 冀然 《计算机应用与软件》 2017年第6期236-241,共6页

由于气动弹性系统的非线性和不确定性的存在,传统的辨识方法在工程中难以满足。针对这种情况提出了一种模糊小波神经网络(FWNN)辨识方法。首先,采用区间2型模糊逻辑系统和小波神经网络结合构建FWNN网络结构,能够较好地逼近具有不确定性... 由于气动弹性系统的非线性和不确定性的存在,传统的辨识方法在工程中难以满足。针对这种情况提出了一种模糊小波神经网络(FWNN)辨识方法。首先,采用区间2型模糊逻辑系统和小波神经网络结合构建FWNN网络结构,能够较好地逼近具有不确定性的非线性AE系统;然后,考虑到辨识的快速性和准确性,系统采用一组模糊IF-THEN规则,对模糊后件采用单隐层小波神经网络结构;参数学习采用基于Lyapunov稳定性的滑模学习算法,保证系统存在参数不确定的情况下,辨识误差能更快地收敛。最后,对结构非线性二元翼段进行仿真研究,验证了该模型的有效性。 展开更多

关键词 系统辨识 非线性气动弹性系统 模糊小波神经网络 滑模算法

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非线性气动弹性系统的鲁棒稳定性分析 被引量：3

9

作者 员海玮 韩景龙 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期329-334,共6页

基于结构奇异值理论和特征多项式的值域方法,研究了带有结构和气动参数不确定性的非线性二元机翼的鲁棒稳定性问题。机翼模型包括非线性的扭转弹簧和能够反映失速效应的非线性气动模型。针对零摄动,使用μ方法分析线性化系统在平衡点的... 基于结构奇异值理论和特征多项式的值域方法,研究了带有结构和气动参数不确定性的非线性二元机翼的鲁棒稳定性问题。机翼模型包括非线性的扭转弹簧和能够反映失速效应的非线性气动模型。针对零摄动,使用μ方法分析线性化系统在平衡点的鲁棒稳定性。针对非零摄动,将平衡点位置看作关于不确定参数的函数并展开为泰勒级数,从而在μ方法的框架下考虑平衡点的不确定性。此外,计算不确定特征多项式的值域范围,并使用除零条件来判断其鲁棒稳定性。仿真数值结果给出了鲁棒颤振速度的上下界,表明了方法的有效性。 展开更多

关键词 非线性气动弹性系统 鲁棒颤振分析 μ方法 值域方法

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一种流体-结构耦合计算问题的网格数据交换方法 被引量：28

10

作者 徐敏 史忠军 陈士橹 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期532-535,共4页

气动 /结构耦合数值模拟是研究非线性气动弹性的基础。数据交换和插值是非线性气动弹性仿真问题的关键。目前的插值方法不能满足非线性气动弹性问题。本文提出了一种有限元四节点 ( FEFN)插值方法。该方法是一种局部插值方法 ,并不依赖... 气动 /结构耦合数值模拟是研究非线性气动弹性的基础。数据交换和插值是非线性气动弹性仿真问题的关键。目前的插值方法不能满足非线性气动弹性问题。本文提出了一种有限元四节点 ( FEFN)插值方法。该方法是一种局部插值方法 ,并不依赖于结构模型带来的整体信息。以圆柱体为具体算例 ,插值结果与有限平板插值方法 ( IPS)进行了算例对比 ,表明 FEFN方法更能代表计算物体的表面 ,且计算简单、计算量小、误差小 ,是一种适合计算流体力学 ( CFD) /计算结构动力学( CSD)耦合仿真的界面数据交换工具。 展开更多

关键词 流固耦合 非线性气动弹性 耦合CFD/CSD界面算法

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飞机抖振问题研究进展 被引量：16

11

作者 牟让科 杨永年 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第z1期142-150,共9页

介绍了目前国内外对于飞机抖振问题研究的进展。主要介绍了目前国外对于飞机跨音速激波 附面层相互作用诱导的机翼抖振、低速大攻角下分离流诱导的机翼抖振、垂尾抖振的试验和理论研究方法、研究成果以及发展趋势。另外 ,也简单介绍了... 介绍了目前国内外对于飞机抖振问题研究的进展。主要介绍了目前国外对于飞机跨音速激波 附面层相互作用诱导的机翼抖振、低速大攻角下分离流诱导的机翼抖振、垂尾抖振的试验和理论研究方法、研究成果以及发展趋势。另外 ,也简单介绍了垂尾抖振减缓的几种方法 ,并对这些方法作了评述。 展开更多

关键词 抖振 非线性气动弹性 跨音速 附面层 大攻角 分离流 抖振减缓

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非线性壁板颤振分析 被引量：5

12

作者 安效民 胥伟 徐敏 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期1119-1127,共9页

利用一种改进的计算流体力学与计算结构动力学(CFD/CSD)耦合方法研究了由气动和结构几何非线性引起的壁板颤振问题。在非定常气动力计算中,考虑了通量分裂格式、隐式时间推进方法和几何守恒律;二维和三维壁板的结构几何非线性建模则采... 利用一种改进的计算流体力学与计算结构动力学(CFD/CSD)耦合方法研究了由气动和结构几何非线性引起的壁板颤振问题。在非定常气动力计算中,考虑了通量分裂格式、隐式时间推进方法和几何守恒律;二维和三维壁板的结构几何非线性建模则采用了有限元的协同旋转理论,并利用一种近似能量守恒算法求解结构的非线性响应。流场和结构求解器采用二阶松耦合方法联立求解,并将其应用于壁板在超声速、跨声速和亚声速的颤振计算中。当考虑结构几何非线性和气动非线性时,出现了典型的极限环振荡现象,并对颤振边界和极限环振荡幅度进行了对比分析。 展开更多

关键词 非线性气动弹性 极限环振荡 壁板颤振 几何非线性 CFD/CSD耦合

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HIRENASD机翼静气弹问题的数值模拟方法研究 被引量：5

13

作者 雷帅 王军利 +2 位作者 李托雷 张文升 冯博琳 《西安理工大学学报》 CAS 北大核心 2020年第1期51-58,共8页

跨音速状态下由于激波、附面层干扰影响,使得流动控制方程非线性,导致线性化的气动弹性分析方法无法准确对机翼静气动弹性进行分析。针对弹性机翼跨声速非线性静气动弹性问题,本文采用三维可压N-S方程为控制方程,基于双向流固耦合分析方... 跨音速状态下由于激波、附面层干扰影响,使得流动控制方程非线性,导致线性化的气动弹性分析方法无法准确对机翼静气动弹性进行分析。针对弹性机翼跨声速非线性静气动弹性问题,本文采用三维可压N-S方程为控制方程,基于双向流固耦合分析方法,以HIRENASD机翼为研究对象,对不同攻角、不同Mach数下的静气动弹性变形进行数值模拟,通过仿真分析,得到了不同攻角、Mach数对弹性机翼变形及应力特性的影响规律,并分析了非线性静气动弹性对机翼纵向气动特性的影响,可为相关飞行器的结构设计提供一定的依据。 展开更多

关键词 HIRENASD机翼 跨音速 非线性静气动弹性 双向流固耦合 结构特性及纵向气动特性

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