基于参数化模型的大展弦比机翼颤振特性分析

摘要

当前参数化设计思想主要用于结构设计，本文将尝试将参数化思想用于大展弦比机翼有限元模型的建立。由于大展弦比机翼结构刚度较低，在气动载荷的作用下，容易产生较大扭转变形，进而发生颤振。本文将对不同后掠角的大展弦比机翼进行颤振分析，以得到后掠角对颤振特性的影响，为工程应用提供一定的参考作用。
　　选定“捕食者”无人机机翼为原型，将其简化为包含主要参数的几何研究模型。通过在CATIA中建立各主要参数的函数关系，使用VB开发一个界面来实现自动建模，以提高设计效率。
　　针对颤振分析中有限元分析前处理耗时的特点，提出机翼的结构有限元参数化建模方法。构建基于有限元快速建模的驱动方法，对几何网格模型和有限元模型进行参数化描述，实现有限元模型自动建立和更新，大大提高了速度、精度和建模的标准化程度。
　　本文对高空、巡航速度为亚音速的大展弦比机翼进行颤振特性分析。首先计算模型的固有频率，依据偶极子格网法建立升力面平板网格模型，选用梁样条对升力面单元进行插值，建立气弹模型。分别对不同马赫数和不同后掠角下的颤振速度和颤振频率进行对比，分析认为马赫数的增大会导致颤振速度和颤振频率的降低，后掠角在大于45°时就必须考虑切线分量的影响，后掠角的增大会提高颤振速度。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容及意义

2 非定常气动力理论及二元机翼的颤振分析

2.1 非定常气动力理论

2.2 非定常气动力基本方程及其解法

2.3 颤振的基本理论

2.4 二元机翼的颤振分析

2.5 影响颤振稳定性的参数

2.6 小结

3参数化建模

3.1 机翼的平面参数及其参数化

3.2 翼型的生成

3.3 Catia的二次开发

3.4 有限元参数化建模

3.5 有限元模型的生成和描述方法

3.6 小结

4 大展弦比机翼的颤振分析

4.1 大展弦比机翼颤振分析特点

4.2 机翼结构有限元建模

4.3 耦合方法及升力面建模

4.4 颤振分析

4.5 小结

5 总结与展望

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果

致谢