摘要：随着风力机功率的不断增大以及新型复合材料的应用,叶片的柔性和几何非线性变形成为风力机设计中不可忽略的因素,结构和气动弹性的分析也随之变得更加复杂。然而,风能行业中传统的叶片分析方法无法准确预测现代复杂叶片的气动弹性特性,从而导致风力机性能预测出现较大误差。本文基于柔性多体动力学,建立了一种新型双向流固耦合模型,在结合致动线方法和大涡模拟的基础上,考虑了结构和气动弹性对风力机性能的影响,可用于动态结构载荷预测及流固耦合分析。对5 MW基准风力机进行建模,验证了计算模型的准确性,并讨论了叶片的瞬时结构响应,分析了叶片变形对风力机功率、尾迹的影响。研究结果表明,叶片的柔性在风力机气动弹性设计中不可忽略,同时本文模型可以准确捕捉风力机的尾迹结构(包括叶尖涡和叶根涡),更适用于现代兆瓦级复合材料风力机气动弹性和尾迹分析。

摘要：为提高飞行器地面颤振模拟试验的有效性,文章分析了影响地面颤振模拟试验结果(即临界颤振速度)的关键因素,并提出关于试验实施的指导性意见。首先通过对试验流程的分析梳理出可能影响试验结果的6大因素;然后分别建立了地面颤振模拟试验系统的“原理模型”、“理想化模型”和“详细模型”三个时域仿真模型,并利用仿真模型系统分析各因素对临界颤振速度的影响。结果表明:硬件设备的时钟频率会影响临界颤振速度,时钟频率取值为1000 Hz较为合适;加载系统的相位延迟对结果的影响较大,试验中必须保证加载控制算法具有足够高的相位追踪精度。该研究旨在为飞行器设计师提供更精确的颤振评估试验技术手段。

摘要：阵风响应分析是大型飞机设计过程中必不可少的环节,现有的阵风响应分析主要采用基于线化升力面理论的气动力模型,不能考虑到各种非线性效应,不适合于跨音速气动弹性的分析.基于CFD技术,采用系统辨识方法,在状态空间内建立了降阶的非定常气动力模型(reduced order model,ROM).耦合结构运动方程、非定常气动力模型(结构运动)、外激阵风的气动力模型,建立了基于CFD技术的阵风响应分析模型.算例研究了某一典型机翼在方波激励下的阵风响应问题,对比了各阶模态位移的响应以及翼根弯矩的响应.基于ROM技术的计算结果与CFD/CSD直接耦合仿真结果吻合,证明了该方法的正确性和精度.

摘要：采用RANS方程、线性有限元分析手段、映射点局部插值方法和逆距离动网格技术对气动和结构之间的耦合现象进行了分析。然后基于气动结构耦合伴随方法,对气动和结构设计变量梯度进行了高效求解。最后结合自由曲面变形技术、梯度优化方法构建气动结构优化设计框架。选取飞翼布局民用客机开展气动结构串行与并行优化设计研究。在相同阻力水平的前提下,并行优化结果比串行优化获得了8.4%航程收益和8.3%结构质量收益。同时,串行优化设计结果在中翼段上翼面仍然存在明显激波,而并行优化结果呈现光滑的等间距等压线分布特征。因此并行气动结构优化设计方法可以充分挖掘气动结构耦合下的设计潜力,更有利于对大柔性气动结构优化设计问题进行研究。

摘要：针对共轴刚性旋翼建立了气动弹性分析模型,开展旋翼载荷影响分析。气动弹性分析模型中采用几何精确桨叶结构动力学模型和旋翼自由尾迹模型,并结合松耦合方法计算共轴刚性旋翼载荷。通过XH-59A和X2悬停及前飞试验状态,验证了理论模型。分析了旋翼桨叶片数、交叠方位角、轴前倾角等结构参数和飞行状态参数对共轴刚性旋翼振动载荷的影响。结果表明:同等实度下旋翼桨叶片数增加,振动载荷降低;奇偶片桨叶交叠角相对机身的分布,显著影响横向和纵向振动载荷水平;相同升力和升力偏置(LOS)下轴前倾角增加,振动载荷增加。