国家自然科学基金(11172237)
- 作品数：13 被引量：52H指数：4
- 相关作者：张伟伟叶正寅苏丹全景阁蒋跃文更多>>
- 相关机构：西北工业大学牛津大学加利福尼亚大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金教育部“新世纪优秀人才支持计划”中国航空科学基金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术理学更多>>
- 跨声速机翼阵风减缓研究被引量：2
- 2012年
- 阵风响应分析是大型民用飞机设计必不可少的工作.利用操纵面的主动偏转实现机翼阵风减缓是未来民用飞行器的一个关键技术.基于CFD/CSD耦合的气动弹性仿真方法,将阵风视为输入,翼根弯矩作为输出,通过系统辨识方法建立跨音速阵风响应的状态空间分析模型.而后将副翼作动位移视为系统输入,建立副翼作动对应的机翼响应分析模型.耦合上述2个模型,通过最优控制方法设计副翼偏转的控制律,实现跨音速机翼的阵风响应减缓.通过设计状态观测器得到最优控制反馈所需的状态量.通过数值算例验证了所设计的阵风减缓控制律的育效性,能将翼根弯矩减少60%～80%.
- 张慰张伟伟全景阁叶正寅
- 关键词：阵风减缓CFD系统辨识跨音速最优控制
- 基于CFD技术的高效叶栅耦合颤振分析方法被引量：3
- 2014年
- 为了考虑叶轮机叶片结构与流体之间的耦合效应,同时提高叶轮机颤振数值研究的效率,发展了一种基于非定常气动力降阶模型（ROM）的叶栅耦合颤振分析方法.该方法运用时域计算流体力学（CFD）技术计算少数几个叶片的非定常气动力,通过系统辨识及一些假设构建整个叶栅振动的非定常气动力降阶模型,并在状态空间耦合叶栅结构动力学方程建立叶栅气动弹性方程,采用特征值和时域仿真分析该系统稳定性.运用该降阶耦合方法对STCF4（StandardTest Configuration 4）以及NASA Rotor67叶栅系统的稳定性进行了计算.通过与直接计算流体力学/计算结构动力学（CFD/CSD）耦合方法和非耦合方法计算结果的比较验证了该方法的准确性,且该降价耦合方法的计算效率相对于直接CFD/CSD耦合方法提高了1～2个量级,为叶轮机气动弹性参数研究、失谐研究以及多模态耦合计算等提供了便利.
- 苏丹张伟伟全金楼马明生叶正寅
- 关键词：叶栅气动弹性颤振降阶模型计算流体力学
- 基于谐振舵面的跨声速抖振抑制探究被引量：4
- 2015年
- 跨声速抖振引起的非定常脉动载荷会造成飞行器结构疲劳甚至引发飞行事故,所以跨声速抖振的控制研究逐渐成为航空领域的热点。采用基于Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型的非定常雷诺平均方程开展了基于谐振舵面的跨声速抖振抑制研究。首先验证静止NACA0012翼型的抖振边界和频率特性,然后分别从舵偏平衡位置、舵偏幅值、频率以及相角等角度研究了谐振舵面的控制效果。舵偏平衡位置等效于减小了翼型的有效迎角;幅值和频率对抖振抑制效果影响较大,当舵面振荡频率与抖振频率接近时发生共振现象;相角对控制效果有一定影响,在270°相角附近,升力系数幅值减小了60%。在合适的舵偏幅值、频率以及相角组合下,谐振舵面有可能成为跨声速抖振的有效开环控制策略。
- 高传强张伟伟叶正寅
- 关键词：激波跨声速流动抖振开环控制
- 一种基于增量径向基函数插值的流场重构方法被引量：3
- 2014年
- 由于流场参数重构中,用于重构的基网格单元的物理参数波动量相对于均值较小,径向基函数(RBF)直接插值方法重构会产生较大的数值振荡,论文提出了一种增量RBF插值方法,并用于有限体积的流场重构步,明显改善了插值格式的收敛性和稳定性.算例首先通过简单的一维模型说明该方法的有效性,当目标函数波动量相对于均值为小量时,增量RBF插值能够抑制数值振荡;进一步通过二维亚音速、跨音速定常无黏算例、静止圆柱绕流非定常算例以及超音速前台阶算例来说明该方法在典型流场数值求解中的通用性和有效性.研究表明增量RBF重构方法可陡峭地捕捉激波间断,可有效改善流场求解的收敛性和稳定性,数值耗散小,计算效率高.
- 刘溢浪张伟伟蒋跃文叶正寅
- 关键词：有限体积法稳定性
- 一种基于亚临界响应的颤振边界预测新方法被引量：5
- 2012年
- 基于地面模态试验事先获取的结构模态参数,通过弹性机翼在气流中的亚临界响应,解算出作用在机翼上的非定常模态气动力系数。以弹性机翼的模态位移作为系统输入,模态气动力系数作为系统输出,通过辨识方法获得弹性机翼振动的气动力模型。在时域内耦合结构运动方程和气动力模型,建立基于试验数据的气动弹性稳定性分析模型。通过分析系统稳定性随动压的变化规律,获得弹性机翼的颤振稳定性特性。与经典颤振边界外推方法的主要区别在于该方法实质上只需要一次亚临界响应试验即可预测颤振临界点,可极大降低颤振试验的风险和成本。该方法既可用于颤振风洞试验,也可用于颤振试飞。
- 张伟伟于俊杰全景阁叶正寅
- 关键词：系统辨识气动力建模气动弹性颤振试飞
- 叶轮机失谐叶片流固耦合颤振高效分析方法被引量：1
- 2018年
- 直接流固耦合算法耗时极大,因此传统的失谐叶盘结构系统颤振研究一般将气动力忽略或将其当成小扰动。为了快速、准确分析叶轮机失谐叶片的颤振特性,基于气动力降阶模型提出了一种高效的叶轮机失谐叶片流固耦合分析方法。该方法利用系统辨识技术和一些基本假设来构建叶栅非定常气动力降阶模型,并在状态空间内耦合结构运动方程,得到气动弹性模型,通过改变部分叶片的结构参数来研究失谐对系统流固耦合颤振稳定性的影响。针对STCF 4算例,该方法计算得到的响应结果和直接CFD的结果吻合良好,但计算效率却提高了近2个数量级。运用该方法研究叶排系统的刚度失谐,通过求解气动弹性矩阵的特征值快速获得了系统的稳定性特征。结果表明,刚度失谐可以明显改善系统的颤振稳定性,也会导致模态局部化。失谐方式、失谐量和流固耦合作用对失谐后系统的颤振稳定性都有明显影响。
- 刘战合全金楼全金楼苏丹苏丹
- 关键词：降阶模型流固耦合气动弹性颤振失谐
- 机翼跨声速抖振研究进展被引量：11
- 2015年
- 跨声速飞行中,激波附面层干扰会引起激波周期性自激振荡,这种现象称之为跨声速抖振。跨声速抖振引起的脉动载荷有可能造成结构疲劳甚至引发飞行事故,该问题一直是航空领域的研究难点。本文从风洞试验和数值模拟两个方面总结了跨声速抖振研究的主要方法,重点综述了近几年在跨声速抖振机理研究方面以及结构运动对抖振响应特性的影响方面取得的新进展,简要总结了跨声速抖振的被动控制及主动控制方法。在此基础上,提出了跨声速抖振后续研究的重点方向:抖振机理的进一步探究,结构弹性特征对抖振特性的影响以及闭环主动控制等。
- 张伟伟高传强叶正寅
- 关键词：激波跨声速流动分离流抖振气动弹性
- 基函数宽度对递归RBF神经网络气动力模型精度的影响研究被引量：2
- 2015年
- 由于非定常气动力的复杂性,通常所建立的气动力模型在稳定性、泛化能力和精度上均存在一定局限,采用递归RBF神经网络模型能够实现气动载荷的较准确预测。隐含层神经元的基函数宽度对该模型的精度及稳定性具有重要影响。首先通过数学分析和计算仿真研究训练过程中宽度与神经网络结构之间的关系,然后将NACA0012翼型俯仰运动作为算例,研究模型在不同训练信号、延迟阶数和流动状态下的性能,最后利用对随机俯仰运动样本的预测结果,验证宽度的最优选择范围。结果表明：基函数宽度对此类非定常气动力模型的稳定性及泛化能力影响较大;最优宽度的选择随训练及预测信号的变化有所不同;较多样本时,通常选择55-75的宽度能够保证非定常气动力模型具有较高的预测精度。
- 寇家庆张伟伟
- 关键词：非定常气动力气动力建模
- 两种典型非结构网格变形方法特性对比研究被引量：4
- 2014年
- 非定常流动仿真中常常遇到运动边界的情形,基于物理模型的线性弹簧法和基于数学方法的径向基函数(RBFs)插值法是实现计算网格随运动边界变化的两种主要的非结构网格变形方法。以NACA0012翼型的俯仰运动为例,对上述两种方法的变形特性进行较详细地定量分析研究,比较线性弹簧法和RBFs方法的CPU计算时间和最大变形能力,分析两种方法的网格质量随俯仰角度和运动步数的关系,并给出典型状态下网格单元质量云图和流场计算结果。结果表明:基于RBFs插值的网格变形方法计算效率较高,变形能力较强且能保持较高的网格质量,是一种高效的网格变形方法。
- 高传强张伟伟蒋跃文叶正寅
- 关键词：非定常流动径向基函数网格变形非结构网格
- 一种高效的叶轮机叶片气动阻尼计算方法被引量：10
- 2011年
- 运用叠加原理,发展了一种可以运用于小振幅运动的叶轮机叶片非定常气动力降阶模型,并将该模型与传统的能量法相结合,提出了一种叶轮机叶片气动阻尼的高效求解方法.运用该方法求解叶轮机叶片的气动阻尼系数,对某个频率、某个模态只需要进行一次非定常计算,就可以求出所有叶间振动相角下的气动阻尼系数,提高了气动阻尼的求解效率.在STCF4和NASA Rotor 67两个算例上运用非定常雷诺平均N-S(RANS)方程和提出的降阶模型进行了对比计算.算例表明,在小振幅下该方法的计算结果与RANS方程计算得到的气动阻尼系数能很好地吻合,而计算效率相比多通道非定常RANS方程计算提升了近一个数量级,并且该方法还可以运用于有失谐情况的颤振分析,在工程上有较高的应用价值.
- 张陈安张伟伟叶正寅刘锋
- 关键词：叶轮机械气动弹性颤振气动阻尼
