国家自然科学基金(90816008)
- 作品数：27 被引量：99H指数：6
- 相关作者：徐敏姚伟刚蔡天星陈士橹裴曦更多>>
- 相关机构：西北工业大学慕尼黑工业大学广州航海学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术理学自动化与计算机技术兵器科学与技术更多>>
- 基于CFD/CSD耦合的超声速舵面动载荷计算被引量：4
- 2011年
- 该文分析了超声速气动控制舵面在瞬态气动载荷作用下的位移及应力的时域变化。采用基于Volterra级数的气动弹性系统降阶模型快速获得了舵面的颤振边界。通过CFD/CSD耦合计算,确定了舵面在颤振速度下的瞬态气动载荷,并利用参数空间下的有限元四结点方法将每一时刻的气动载荷插值并施加到结构结点上,进行了瞬态响应分析,得到了舵面在瞬态载荷作用下的动应力。计算结果表明:由于气动载荷的变化以及结构快速振动引起的惯性力的作用,轴根部最大弯曲应力是定常气动载荷作用下应力的3倍左右。
- 蔡天星徐敏姚伟刚窦怡彬
- 关键词：气动弹性力学动载荷CFD/CSD
- 高超声速机翼瞬态气动加热下热颤振分析被引量：3
- 2012年
- 研究了一种气动力(热)/结构耦合的高超声速机翼热颤振的时域数值分析方法。研究目的是分析结构内部温度梯度对结构固有特性的影响机制和结构发生颤振的规律。采用非定常计算流体力学耦合结构传热的算法,获得结构的瞬态温度场;通过有限元计算得到瞬态温度场不同时刻下的热结构模态;利用结构模态叠加法建立结构动力学模型,结合Volterra级数建立的非定常气动力模型进行气动/结构耦合计算获得颤振动压。对马赫数为5、高度13 km的一小展弦比机翼进行了颤振分析。验证了该方法的可实现性。研究表明,随着温度梯度的增大结构固有频率减小,颤振动压最小值发生在结构主频率差值最小处。
- 陈浩徐敏蔡天星
- 弹性飞行器飞行动力学建模研究被引量：10
- 2013年
- 随着飞行器结构模态频率与刚性模态频率愈加接近,弹性效应对弹性飞行器飞行动力学特性的影响变得愈加明显,特别是操稳特性将变得更加的复杂和严峻,已经不能用"刚性飞行器"的分析方法进行研究,因此迫切需要为弹性飞行器建立能够包含多学科耦合的飞行动力学模型。本文对弹性飞行器飞行动力学建模的相关研究进行了总结与发展:首先简要阐述了建立多学科耦合弹性飞行器飞行动力学模型的必要性;然后对传统的弹性飞行器飞行动力学模型进行了研究,分析总结了这些方法的优缺点;最后在此基础上提出了一种新的体轴系(瞬态坐标系),并利用拉格朗日方程和有限元思想推导了该坐标系下的动力学模型,该模型克服了传统模型的缺点,并准确自然地耦合了结构动力学、飞行动力学、空气动力学与控制等学科,较现有的模型而言,该模型能更充分更全面的描述弹性飞行器飞行过程中流场、结构、控制和飞行力学之间的交叉耦合特性。本文的研究成果可为弹性飞行器的动态特性分析提供必要的理论基础。
- 郭东徐敏陈士橹
- 关键词：弹性飞行器动力学建模飞行动力学
- 基于CFD/CSD耦合的颤振与动载荷分析方法被引量：9
- 2012年
- 采用CFD/CSD耦合方法,建立了气动弹性仿真系统。基于系统辨识的方法,使用Volterra级数建立了降阶模型(ROM),实现了颤振边界的快速求解,分别使用CFD/CSD全耦合方法与ROM完成了AGARD 445.6标模的颤振分析,计算结果与实验相符较好。使用ROM完成了带边条平直翼的颤振分析。使用CFD/CSD耦合方法计算了此机翼在飞行动压下的气弹响应,结果表明即使在颤振边界内,仍然有可能出现极限环振荡(LCO)。对此,分析了其气弹响应中的动载情况。结果表明基于CFD/CSD耦合的方法可以真实地仿真气弹响应过程,准确地分析气弹响应中的动态载荷情况。
- 谢亮徐敏李杰蔡天星
- 关键词：气动弹性CFD/CSD降阶模型颤振动载荷
- 一种高效的流场反设计算法研究
- 2011年
- 提出了一种基于特征正交分解(POD,Proper Orthogonal Decomposition)的流场反设计算法,采用该方法可以通过数值计算或试验得到的物面气动参数分布,高效的反设计整个流场。基本思路是:首先获取快照向量构成POD核,通过对POD核进行奇异值分解提取POD模态(或POD基),并对低能量模态截断,最后通过反设计算法高效反设计整个流场。应用两个算例验证该方法在流场反设计中的效果:1)RAE 2822亚声速流场;2)NACA 0012跨声速流场。结果表明该文建立的反设计算法准确、高效,并且提供了一个数值计算和试验协同仿真以及建立数值风洞的新思路。
- 姚伟刚徐敏陈志敏
- 关键词：激波数值风洞计算流体力学
- 基于CR理论的近似能量守恒算法在壳元中的应用被引量：3
- 2011年
- 研究了壳单元几何非线性下的结构动态响应高精度计算方法。基于CR理论,针对薄壁结构的几何非线性问题,将空间旋转矢量参数化,推导和简化了三维壳单元的切线刚度矩阵和单元内力的求解格式。针对结构非线性的动态响应分析,引入中间时间步的预估-校正的流程,发展了一种基于CR理论的近似能量守恒算法。通过一柱段静力分析验证了所推导公式的计算精度,通过非线性动态响应的算例仿真,与传统非线性Newmark方法相比在处理强非线性问题时稳定性和计算精度有了明显提高。
- 安效民徐敏陈士橹
- 关键词：壳结构能量守恒壳单元
- 基于SCI／ERA方法的高效气动力降阶模型被引量：2
- 2012年
- 由正交Walsh函数构造Walsh-单信号-复合-输入,对其作用下的计算流体力学响应采用单信号-复合-输入/特征系统实现算法SCI/ERA(Single-Composite-Input/Eigensystem Realization Algorithm)辨识得到离散时间非定常气动力状态空间降阶模型。通过对Isogai机翼剖面气动弹性算例的计算证明该方法具有和非定常计算流体力学方法相当的精度同时模型维数降低2个数量级;在模型构造时间上,SCI/ERA方法比脉冲/ERA方法计算效率提高24%,同时内存占用减小34%;由理论分析可知当耦合结构模态数目增加时,SCI/ERA方法所需的计算开销增幅远小于脉冲/ERA方法;采用频域平衡特征正交分解BPOD(Balanced Proper Orthogonal Decomposition)方法可以准确地从降阶模型中提取出一个低频二次降阶模型,同时保持与原模型相当的精度。二次降阶后模型维数进一步减小88%。
- 窦怡彬徐敏Christian Breitsamter
- 关键词：降阶模型
- 超声速逆向喷流的减阻与降热被引量：9
- 2010年
- 利用流动控制技术改变流场结构的方法,对逆向冷喷流将激波推离物体表面以达到减阻减热的效果,进行了数值模拟计算。通过计算给出了钝头体在超声速流场中有无逆向喷流的压力场和温度场的比较,结果表明,逆向喷流对钝头体表面的减阻和减热起到了明显的作用。
- 王兴裴曦陈志敏徐敏
- 关键词：超声速流数值仿真
- CFD/CSD耦合声气动弹性时域仿真研究被引量：1
- 2013年
- 提出了一种基于计算空气动力学/计算结构动力学(CFD/CSD)耦合的声气动弹性时域仿真方法。空气动力学和气动声学分别采用大涡模拟和Lighthill声比拟理论进行计算,结构动力学采用模态叠加的方法进行计算。以运载器舱体为研究对象,通过计算得到了舱体结构响应的时间历程,分析了舱体表面由于涡的破碎和融合的演变所产生脉动压力引起结构瞬态响应的机理。通过对中低频段声气动弹性的分析应用,验证了CFD/CSD耦合的声气动弹性计算方法的可行性。
- 裴曦徐敏韩冰
- 关键词：噪声载荷大涡模拟CFD
- 时域CFD/CSD耦合方法能量精度分析及应用
- 2011年
- 研究两类时域计算流体力学/计算结构力学(CFD/CSD)耦合方法:串行分区方法和并行分区方法。从耦合界面能量守恒的角度分析不同耦合方法对能量守恒误差的影响。在非同位方法和并行分区方法的基础上提出非同位并行分区方法。使用不同的耦合方法,对二维气动弹性算例Isogai Wing进行计算,结果表明减小耦合界面上的能量守恒误差可以有效的提高计算精度,效率高于紧耦合方法;非同位分区方法的能量守恒误差小于同位分区方法,并且可以使控制方程满足界面连续条件;非同位并行分区方法继承非同位分区方法和并行分区方法的全部优点,采用该方法计算颤振边界,和文献结果吻合。
- 窦怡彬徐敏
- 关键词：振动与波气动弹性
