超聲速飛行器燒蝕與結(jié)構(gòu)熱耦合計算及氣動伺服彈性分析.pdf_第1頁
已閱讀1頁,還剩113頁未讀 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

1、學(xué)位論文的主要研究問題是超聲速飛行器在氣動加熱條件下燒蝕防熱層與三維結(jié)構(gòu)的耦合熱傳導(dǎo)分析技術(shù),以及氣動-伺服-彈性耦合動力學(xué)建模和分析。結(jié)構(gòu)振動引起非定常氣動力,而氣動力又將影響結(jié)構(gòu)的運動。在熱防護系統(tǒng)的保護下,飛行器結(jié)構(gòu)由于氣動加熱所引起的結(jié)構(gòu)變形與結(jié)構(gòu)振動引起的變形相比非常有限,因此對非定常氣動力的影響很小。結(jié)構(gòu)小幅振動時對氣動熱的影響可以忽略不計,但是氣動加熱引起的結(jié)構(gòu)升溫會明顯改變飛行器結(jié)構(gòu)的固有頻率和模態(tài),在最為關(guān)心的動氣動-

2、彈性問題中,為了提高計算效率,計算往往在模態(tài)坐標(biāo)下進(jìn)行,因此必須考慮氣動加熱對結(jié)構(gòu)固有頻率和固有模態(tài)的影響。
  結(jié)構(gòu)瞬態(tài)溫度場隨時間的變化導(dǎo)致飛行器結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性也隨時間變化,使得結(jié)構(gòu)成為時變系統(tǒng),但是由于結(jié)構(gòu)振動的周期遠(yuǎn)小于結(jié)構(gòu)升溫的特征時間,因此在較短時程內(nèi)分析氣動-彈性等結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題時可以凝固結(jié)構(gòu)溫度場。將結(jié)構(gòu)近似地作為時不變系統(tǒng)加以分析,利用該時程內(nèi)的平均溫度場對飛行器結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱模態(tài)分析,進(jìn)而利用熱模態(tài)信息進(jìn)行氣動-彈

3、性耦合系統(tǒng)建模。由此,可以將非定常氣動力、氣動加熱和熱防護、飛行器結(jié)構(gòu)和伺服控制系統(tǒng)之間的多場耦合動力學(xué)問題,在具體求解的時候分解為兩個獨立的動力學(xué)問題來求解:1)燒蝕熱防護-結(jié)構(gòu)耦合傳熱分析;2)非定常氣動力-伺服系統(tǒng)-飛行器結(jié)構(gòu)耦合動力學(xué)分析。兩者之間通過結(jié)構(gòu)熱模態(tài)分析串聯(lián)起來。
  學(xué)位論文研究的主要內(nèi)容包括:@21)提出了一種將自行編制用于燒蝕防熱層計算的程序與大型通用有限元程序相結(jié)合、解決氣動加熱作用下帶有燒蝕熱防熱層的

4、復(fù)雜飛行器結(jié)構(gòu)的傳熱和溫度場分析方法,并在工程中得到應(yīng)用。首先針對碳化型燒蝕材料進(jìn)行研究,根據(jù)其數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)了用于求解移動邊界傳熱問題的有限差分計算格式,并對移動邊界問題的求解進(jìn)行了驗證。以超聲速導(dǎo)彈為研究對象,為需要進(jìn)行熱防護的結(jié)構(gòu)表面按結(jié)構(gòu)表面單元加裝一定厚度的防熱層,編寫程序?qū)崿F(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)交換,并通過交替算法來實現(xiàn)兩者在界面處的熱流平衡和溫度協(xié)調(diào),最終實現(xiàn)燒蝕防熱層一結(jié)構(gòu)耦合傳熱及溫度場分析,得到了燒蝕層的消耗情況和結(jié)構(gòu)的升溫

5、情況。并對結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱模態(tài)計算,分析了結(jié)構(gòu)升溫引起的飛行器模態(tài)頻率的變化。
  2)提出了一種面向耦合系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的統(tǒng)一的非定常氣動力數(shù)學(xué)表達(dá)式,分別將結(jié)構(gòu)振動引起的非定常氣動力和伺服控制面偏轉(zhuǎn)引起的控制力進(jìn)行等效變換,將其表示成這種統(tǒng)一的數(shù)學(xué)形式,并通過引入輔助變量將這一形式的氣動力模型轉(zhuǎn)換成與結(jié)構(gòu)動力學(xué)方程一致的二階常微分的形式,作為結(jié)構(gòu)質(zhì)量、阻尼和剛度的附加項,便于在結(jié)構(gòu)動力學(xué)框架下進(jìn)行非定常氣動力-伺服系統(tǒng)-彈性結(jié)構(gòu)相互耦

6、合情況下的動穩(wěn)定性分析,即氣動-伺服-彈性穩(wěn)定性分析。首先以一大展弦比機翼顫振邊界計算作為驗證算例,氣動力計算采用經(jīng)典的Theodorsen模型,驗證了這種方法的可行性;再以帶伺服控制系統(tǒng)的超聲速飛行器作為研究對象,氣動力用當(dāng)?shù)亓骰钊碚撚嬎?。將伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)做類似的等效變換,將控制面偏轉(zhuǎn)引起的氣動力同樣用上述統(tǒng)一的氣動力模型表示,建立了氣動一伺服-彈性耦合的新模型實現(xiàn)在結(jié)構(gòu)動力學(xué)框架內(nèi)通過特征值求解來進(jìn)行氣動-伺服-彈性穩(wěn)定性分析

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論