结构非线性机翼的超音速和高超音速颤振

为探讨超音速、高超音速流中二元机翼的气动弹性特性,基于活塞理论计算了作用在翼面上的气动力,运用能量方法建立了系统的运动微分方程,采用Hopf分叉理论确定了系统的临界颤振速度,并考查了系统参数对临界颤振速度的影响;采用等效线性化和数值积分法研究了具有立方非线性刚度系统的极限环响应,二者结果一致.结果表明,在一定的(无量纲)速度范围内(9.48相似文献   

不同攻角下扁平箱梁颤振机理

静风效应产生的附加风攻角对大跨度桥梁的颤振性能有着重要的影响,因此研究不同风攻角下主梁的颤振机理有重要意义.以扁平箱梁为研究对象,基于不同攻角下的颤振导数,采用双模态耦合解法掌握了颤振性能,继而通过分析气动阻尼、相位差和气动力幅值的变化研究了颤振机理.研究结果表明:在0°和3°攻角下,非耦合气动力为扁平箱梁断面提供了较大的正阻尼,颤振临界风速较高;在5°攻角下,非耦合气动力产生的正阻尼显著减小,使得耦合气动力产生的负阻尼迅速增加,导致颤振临界风速显著降低;耦合运动相位角增大是大攻角下气动负阻尼增加的主要原因,耦合气动力振幅则对颤振风速没有影响;此颤振机理表明大攻角下扁平箱梁颤振性能的弱化是由耦合效应增大引起,而非扭转运动产生的气动负阻尼引起.      

山区桁架梁悬索桥颤振稳定性气动优化研究

为研究山区峡谷大跨度钢桁梁悬索桥的颤振稳定性及其气动性能优化措施,以某大跨度钢桁架梁悬索桥为工程背景,通过有限元计算分析及主梁节段模型风洞试验,研究其主梁颤振稳定性能.针对大桥颤振临界风速低于颤振检验风速,设计并试验对比了封闭桥面板中央开槽、中央上稳定板和中央下稳定板三种气动优化方案.试验结果表明,采用格栅板封闭桥面板中央开槽并设置中央下稳定板能有效提高大桥的颤振稳定性.     

大跨度桥梁颤振后状态气动稳定性

为了能对大跨度桥梁颤振后主梁的运动形式给出合理解释,选取大振幅下流线型箱梁断面的4种典型非线性气动力工况,基于非线性气动力和非线性振动微分方程,应用四阶龙格-库塔算法,分析了大跨度桥梁主梁在大振幅条件下的气动稳定性. 结果表明:大跨度桥梁主梁在颤振后的不同振幅和折算风速条件下可出现不同的运动形式;若气动力仅做负功或负功显著大于正功,主梁振动将收敛;若气动力仅做正功或正功显著大于负功,主梁振动将发散;若气动力做的正负功相当,主梁振动将由于结构阻尼缓慢收敛;若气动力正功与相同周期内结构消耗的能量相等,主梁将发生等幅振动;若不考虑气动力的非线性项,桥梁振动可能发散.      

非对称结构参数对颤振速度的影响

以一对耦合控制面结构的气动弹性模型为研究对象,在准定常气动力的假设下,利用拉格朗日方程建立结构的颤振运动微分方程.用算例分析了结构在不同耦合刚度下非对称参数对颤振速度影响的变化规律.结果表明,结构参数的非对称有利于颤振速度的提高,但当非对称参数的量大到足以改变系统的颤振特征时,非对称参数并不一定能提高系统的颤振速度.     

大跨度双层桁架梁悬索桥颤振性能试验研究

为提高大跨度双层桁架梁悬索桥的颤振性能,以主跨为1 700 m的杨泗港长江大桥为工程背景,通过节段模型风洞试验,分别研究了上中央稳定板、下稳定板、水平翼板以及组合措施对主梁颤振性能的影响,并通过将有效气动措施与主梁原有构件相结合的方法来减小传统气动措施带来的不利影响,针对最优气动方案,研究了阻尼比对主梁颤振性能的影响. 研究结果表明:原主梁断面在0° 和 +3° 攻角下发生了没有明显发散点的单自由度扭转软颤振,颤振临界风速分别为50.5 m/s和31.2 m/s;安装于上层桥面的上中央稳定板、下层桥面的下稳定板以及与人行道底部齐平的水平翼板均能不同程度地提高主梁的颤振稳定性;当把水平翼板与下层桥面的下稳定板组合后,主梁的颤振临界风速增长率可高达34%,在此基础上提出了将上层托架和人行道板加宽、并将下稳定板和检修车轨道相结合的最优气动方案;当扭转阻尼比由0.37%增加至0.52%时,主梁的颤振临界风速可提高11.9%,说明阻尼器可能对发生单自由度扭转软颤振的桥梁起到良好的抑振效果.      

二维薄板在超音速气流作用下的热弹性颤振

根据von-Karman几何非线性应变位移关系建立了二维薄板在超音速气流作用下的非线性动力学模型,其中气动力根据一阶准静态活塞理论计算.用假设模态法和伽辽金方法使方程离散化,然后用Runge-Kutta方法计算.分析结果用分叉图和相图描述.结果表明,温度效应降低了板的稳定性;随动压增大,系统经历稳定运动、周期运动和混沌运动状态.     

大跨窄钢桁架加劲梁悬索桥颤振临界风速分析

颤振是一种最危险的自激发散型风致振动现象。当桥梁结构与产生自激气动力的绕流气流所形成的振动系统的阻尼在不断的相互反馈作用中由正值转变为负值时,振动系统所吸收的能量超越了自身因机械阻尼所耗散能量的能力,造成系统发散振动,这种空气动力失稳现象就是桥梁颤振。该现象一旦发生,将导致结构整体的彻底破坏,因而,对悬索桥的颤振稳定性分析显得十分重要。钢桁架加劲梁悬索桥以其跨越     

制动工况下机车车辆转向架颤振机理

为了消除低速制动工况下轻量化设计的机车车辆有颤振现象与颤振振动对车体、转向架和悬挂系统产生较大的破坏作用,提高车辆的运行平稳性,减小铁道沿线的噪音污染,分析了制动工况下机车车辆转向架发生颤振现象的机理及其影响因素,推导了列车制动块的运动方程。分析结果表明,颤振是车辆系统在低速运行时的自激振动产生的,与转向架构架结构和悬挂系统有关,可通过改进构架设计或调整转向架参数予以避免。     

孤立波浪边界干扰下流线型箱梁气动特性

近海流线型箱梁主梁距水面较低时,气动特性极易受到极端波浪边界的干扰.为研究极端波浪边界干扰下流线型箱梁气动特性,以孤立波浪模拟极端波浪,基于FLUENT软件,采用铺层网格技术建立了模拟运动孤立波浪边界干扰下流线型箱梁气动特性的数值模型;利用所建立并验证的数值模型研究了不同参数下运动孤立波浪边界对流线型箱梁气动特性（静气动力系数、涡量场以及平均压力系数和脉动压力系数分布）的干扰.分析结果表明：不同孤立波浪边界运动速度干扰下流线型箱梁气动特性明显区别于无波浪工况;随波浪边界运动,迎风角处剪切层方向相比于梁底转折角处（8°风攻角）及梁顶转折角处（-8°风攻角）剪切层方向变化明显;在运动孤立波浪边界干扰下,箱梁抖振响应会随风攻角幅值增大呈增大趋势.     

三角翼破裂涡流的非定常特性

为了研究飞机的三角翼前缘涡破裂后,破裂涡流的非定常特性,在风洞中进行了75°后掠三角翼的动态测压实验.实验结果表明:三角翼翼面的压力脉动强度变化和翼面上前缘涡的流态是正相关的,在前缘涡破裂迎角区,上翼面的压力脉动强度最高达到33 Pa,抖振强度随迎角的变化趋势与上翼面的压力脉动随迎角的变化趋势相同.通过对压力信号的分析得出,三角翼翼面上的压力脉动主要是由破裂涡流中的螺旋波引起的,螺旋波产生了三角翼机翼抖振.      

初始挠度缺陷圆柱形扁壳颤振临界动压研究

为研究初始挠度缺陷对圆柱形扁壳气动弹性系统颤振临界动压的影响,将初始挠度引入圆柱形扁壳气动弹性方程,采用微分求积法进行离散,运用特征值方法分析了线性系统在超声速轴向流中的颤振临界动压.研究结果表明,初始挠度缺陷会显著影响颤振临界动压.在本文计算参数下,当初始挠度周向半波数等于1时,颤振临界动压参数与初始挠度缺陷因子成比例关系;当周向半波数小于4时,随着初始挠度缺陷因子的增加,系统颤振临界动压大都呈现减小趋势;对于小曲率情况,当周向半波数大于4时,初始挠度缺陷因子的增加带来的颤振临界动压变化并不显著;对于大曲率情况,当周向半波数大于4时,随着初始挠度缺陷因子的增加系统颤振临界动压显著减小;初始挠度的形式会影响产生耦合模态颤振的周向半波数.      

强降雨环境下高速列车空气动力学性能

为研究强降雨对高速列车空气动力学性能的影响, 利用Euler-Lagrange方法建立了强降雨环境下高速列车空气动力学计算模型; 空气建模为连续相, 采用Euler方法描述, 雨滴建模为离散相, 采用Lagrange方法描述, 并采用相间耦合方法对降雨环境进行模拟; 分别开展列车气动性能计算及雨滴降落仿真, 并与试验数据进行对比, 验证计算方法的准确性; 数值仿真了强降雨环境下高速列车的流场结构和气动特性。计算结果表明: 随着降雨强度的增加, 在雨滴的冲击作用下, 流线型头型前端区域的正压逐渐增大, 流线型头型后端区域的负压逐渐减小, 从而导致头车气动阻力增大; 降雨强度对高速列车头车气动阻力系数的影响较为显著, 而对气动升力系数的影响较小; 与无降雨环境相比, 当降雨强度为100~500 mm·h^-1时, 200 km·h^-1车速下的气动阻力系数增加0.004 0~0.020 4, 气动阻力增加85~432 N, 增大率为2.64%~13.46%;300 km·h^-1车速下的气动阻力系数增加0.002 7~0.013 7, 气动阻力增加129~652 N, 增大率为1.78%~9.05%;400 km·h^-1车速下的气动阻力系数增加0.002 3~0.009 8, 气动阻力增加195~829 N, 增大率为1.52%~6.49%, 因此, 不同车速下, 气动阻力系数随着降雨强度的增加而增大, 且与降雨强度近似呈线性关系; 当车速为300 km·h^-1, 降雨强度为100 mm·h^-1, 雨滴粒径由2 mm增加为4 mm时, 气动阻力系数由0.152 0增大到0.154 9, 气动阻力增加138 N, 增大率为1.91%, 因此, 高速列车气动阻力系数随着雨滴粒径的增加而增大, 且与雨滴粒径近似呈线性关系。     

强横风环境下棚车侧壁外形气动性能

强横风引起的气动横向力和气动升力是造成列车被吹翻事故的主要原因。空棚车由于其侧壁迎风面积大且质量轻, 很容易在强横风作用下发生倾覆事故。采用流场数值计算方法, 对垂直侧壁、弧形侧壁和外折形侧壁3种棚车外形方案, 研究了横风作用下的棚车空气动力特性: 气动横向力、升力和气动倾覆力矩。研究结果表明: 车体受到的气动倾覆力矩主要是由气动横向力产生的; 弧形侧壁和折形侧壁可以有效地改善车辆横向气动性能, 降低车辆的气动倾覆力矩, 提高车辆的稳定性; 与垂直侧壁棚车相比, 当车体宽度为3.2 m时, 弧形侧壁和外折形侧壁棚车的气动倾覆力矩均可以下降21%左右, 空载棚车倾覆临界风速可以提高2.7 m²·s^-1。     

突变风作用下路堑深度对高速列车气动性能影响

为了保证高速列车在大风环境下路堑中行驶的安全,建立了高速列车—路堑耦合的气动仿真模型,研究了不同风场环境下路堑深度对列车气动性能的影响.研究表明:高速列车的气动特性随着风载荷的突变,气动特性的变化情况复杂.横风环境下,路堑深度的增加有利于降低列车气动力,而在突变风环境下,突变风作用下列车的气动力随风速变化情况更为复杂....     

级环境下叶片表面粗糙度对压气机气动性能的影响

采用数值方法,在压气机级环境下研究了叶片表面粗糙度对压气机内部流场及特性参数的影响.结果表明,叶片粗糙度对压气机的主要性能参数影响明显;随着叶片粗糙度的增大,压气机级性能衰减加剧,叶轮叶片表面粗糙度增加到100μm以上时,在近失速工况下压气机的总压比和等熵效率下降达10%以上,压气机内气流能量损失增大,尤其是靠近叶轮前缘中上部的气流能量损失严重,同时引起叶片端壁温度升高.     

双幅桥静分力系数气动干扰效应研究

采用计算流体动力学(CFD)的方法,利用F1unet软件对某双幅桥面桥梁三分力系数的气动干扰效应进行数值模拟.结果表明:由于前桥对后桥的遮挡作用,后桥的静力三分力系数受到较大影响,阻力系数与单桥相比减小了74％,升力系数减小了88％;随着前后桥间距的增大,双幅桥梁之间的气动干扰效应逐渐减小,但双幅桥面达到8b(b为梁高...