壁板氣動彈性復雜響應研究.pdf

1、壁板顫振是氣動彈性系統(tǒng)在慣性力、氣動力以及彈性力相互作用下的一種典型自激振動，高速飛行器的出現(xiàn)使得該領域的研究成為當前的一個熱點。隨著科學技術的發(fā)展，在航空航天、風力發(fā)電、土木結構等工程領域，壁板顫振得到了極為重要的關注?；?。Kirchhoff-love假設，考慮以Von-Karman薄板理論的幾何大變形，氣動力采用了活塞理論，本文分別采用Galerkin方法和微分求積方法對二維薄板和三維薄板的氣動彈性問題進行了系統(tǒng)深入的研究，主要工

2、作包括以下幾個內容： 1采用Hamilton變分原理建立了二維薄板在氣動載荷作用下的非線性動力學方程，采用Hopf分叉的代數(shù)判據對壁板氣動彈性系統(tǒng)的穩(wěn)定性及分叉進行研究。對于多自由度系統(tǒng)，以往直接采用經典的Hopf理論判斷分叉點時，對其橫截條件的研究是技術難點之一。本文利用Hopf分叉的代數(shù)判據導出了兩端簡支薄板發(fā)生Hopf分叉的臨界流速表達式，技術上避開了直接對其橫截條件的判斷這一難點。由于高維系統(tǒng)平衡點解的穩(wěn)定性判斷隨系統(tǒng)維

3、數(shù)的增加，難度逐漸增大，因此采用中心流形定理將高維系統(tǒng)降為低維系統(tǒng)，并采用后繼函數(shù)方法對分叉后解的穩(wěn)定性進行了相應的研究，最后通過數(shù)值方法進行了驗證。 2考慮氣動加熱效應，對粘彈性壁板的氣動彈性動力學行為進行了研究。將溫度場考慮為定常均勻分布溫度場，溫度載荷以溫度應力的方式作用于系統(tǒng)。研究了系統(tǒng)粘彈性阻尼系數(shù)和溫度載荷對顫振邊界以及壁板系統(tǒng)極限環(huán)幅值的影響，并來流動壓為參數(shù)對壁板系統(tǒng)的分叉行為進行了研究。 3采用Gale

4、rkin方法對四邊簡支三維薄板的氣動彈性顫振進行了研究。計算結果表明，在一定的來流動壓范圍內系統(tǒng)是穩(wěn)定的。隨動壓的增大，系統(tǒng)呈現(xiàn)出周期倍化分叉序列直至產生混沌。并且在特定的參數(shù)區(qū)域，對于同一個動壓下，系統(tǒng)存在兩個甚至多個極限環(huán)，分別依賴于不同的初始條件。 4采用微分求積方法研究了兩端簡支二維薄板在氣動載荷作用下的非線性動力學行為。就系統(tǒng)參數(shù)對顫振臨界動壓和顫振頻率的影響與Galerkin方法的分析結果進行了比較，取得了較一致的結