桥梁断面颤振导数的CFD全带宽识别法

由于需要在不同折算风速下重复进行大量试验或CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟,现有风洞试验和CFD方法识别桥梁断面颤振导数耗时且效率低。提出一种基于CFD离散时间气动模型,快速识别感兴趣折算风速带宽内任意折算风速下桥梁断面颤振导数的全带宽识别法。该法基于任意拉格朗-欧拉描述的有限体积法和多层网格技术,首先计算作用在桥梁断面上的非定常气动力,CFD模拟时强迫桥梁断面以单自由度竖弯或扭转方式振动,位移模式为定义在感兴趣的频率范围内的指数脉冲时间序列。然后利用得到的气动力和该指数脉冲输入,通过系统识别建立起反映桥梁断面气动力系统特性的离散时间气动模型。随后利用该气动模型仿真桥梁断面在简谐位移激励下的气动力响应,并由该模型的输入和响应通过系统识别得到桥梁断面的颤振导数。该法在竖弯和扭转方向各仅需一次CFD模拟,就可构造离散时间气动模型,使得颤振导数识别的计算量显著降低。开展了三汊矶大桥加劲梁断面颤振导数识别和颤振临界风速计算,研究结果与风洞试验的一致性,证明了方法的可靠性和高效性。     

基于CFD技术的流场/结构时域耦合求解方法研究

针对流场/结构耦合方程,基于Adams隐式方法发展了一种杂交的线性多步法（HLMS）,广义气动力项采用插值求解,结构项仍采用隐式格式计算,融合了显式方法耦合简单和隐式方法稳定性好的特点.该时域耦合迭代格式使用预估-校正法进行时间推进,仅需在预估步调用一次流场求解器,校正步的广义气动力项采用插值求解.算例运用非定常Euler方程计算了一个标准气动弹性模型（Isogai Wing）的颤振结果,并与几种经典的时域模拟方法进行了比较,证明该方法具有效率高、稳定性好、精度高的优点.     

基于LPV模型的颤振试飞响应预测及激励优化

针对颤振飞行试验中实时监控和试飞效率的需求,基于具有极点约束的频域子空间算法和状态空间插值算法建立线性变速压气动弹性系统局部模型.设计结合模型迭代的颤振试飞速度扩展流程,实现了基于试飞数据的结构响应预测和激励优化.通过仿真算例和实际试飞数据验证预测响应的准确性及激励优化的有效性:预测响应值的精度随着建模数据的累积逐步提...     

指数脉冲强迫激励CFD模型运动的气动参数识别法

计算流体动力学（CFD）模拟是获得桥梁断面颤振导数的主要方法之一。提出了一种基于CFD计算气动力，建立气动模型并经模型仿真快速识别颤振导数的新方法。该方法采用具有连续频谱分布且位移光滑的指数脉冲序列为CFD模型运动的输入，通过数值模拟得到作用在模型上的气动力。利用已知的输入和气动力建立起反映系统气动力特征的离散时间气动模型。然后利用该模型仿真系统在简谐位移输入的气动力响应，再基于该输入和模型仿真输出识别颤振导数。该方法在竖弯和扭转方向各自仅需一次CFD模拟，无需重复进行CFD计算，能显著减小CFD计算颤振导数的工作量。进行了薄平板颤振导数的识别，研究结果与Theodorsen平板理论解、薄平板风洞试验值的一致性，证明了研究方法的可靠性和有效性。     

基于CFD/CSD耦合的颤振与动载荷分析方法

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     

基于LabVIEW的颤振激励信号生成与测试系统研究

基于NI公司的数据采集硬件设备,结合跨音速风洞颤振试验特点,用LabVIEW语言为颧振试验设计了一套激励信号生成与多通道同步动态信号采集系统.设计的系统成功实现了新型IEPE传感器和传统电荷式传感器兼容、加速度信号与应变信号同步采集、激励信号生成与多通道数据采集同步、直接内存读取数据、数据尤限时存盘、信号实时显示等方面的功能.经试验验证,该系统设计方案完全满足颤振试验数据采集的要求,获得良好的测试结果,在多功能同步采集系统设计方丽取得了技术性应用成果.     

基于超声电机作动器的翼段颤振主动抑制

研究采用超声电机作为作动器来实现含控制面的翼段颤振主动抑制。首先,通过实验获得超声电机的频率响应,经过非线性最小二乘法进行物理参数识别,建立了超声电机作动器的传递函数模型。然后,设计了具有控制面的翼段颤振实验模型,建立了机翼-控制面的三自由度气动弹性方程,设计了输出反馈的次最优控制律。数值仿真和风洞试验结果表明,以超声电机作为控制面作动器可以有效地抑制机翼颤振,并将颤振临界速度提高了13.4%。     

基于全局非线性可分离的最小二乘法的飞机颤振模态参数辨识

本文考虑在输入-输出数据都带有噪声的前提下,将偏差补偿最小二乘算法（CLS）进行推广得到非线性可分离的最小二乘算法（NSLS）。采用适用于噪声环境的非线性可分离的最小二乘算法可准确地辨识飞机的颤振模态参数,该算法结合传递函数模型,将带噪声系统的辨识问题转化为非线性可分离的最小二乘问题。利用该算法,两噪声的方差值和传递函数中的模型参数可分离地估计出来。最后利用试飞试验数据辨识飞机的系统参数,验证了该方法的有效性。     

一种基于多步回溯算法的铣削稳定性预测方法

在加工过程中,由于薄壁件的弱刚性易发生加工颤振,从而对工件表面质量和刀具寿命等造成不良的影响,对铣削过程的稳定性进行预测是至关重要的.通过提出一种多步回溯算法来预测铣削过程的稳定性,将铣削过程离散化成时滞周期方程,在每个时间间隔上采用多步回溯的方法来近似时间周期及时滞项.通过构建状态转移矩阵,根据Floquet理论获得...     

桥梁气动导数的识别及模型参数对气动导数的影响

提出了一种利用节段模型的自由振动响应数据识别桥梁断面气动导数的新方法—总体最小二乘时域法，该方法试验装置简单，避免了识别过程中参数选择带来的影响并且具有很高的精度和收敛性。针对自由振动测试技术在高风速下因竖弯方向气动阻尼太大、信号衰减过快导致识别不能进行的问题，本文改变模型的质量、质量惯矩及扭弯频率比进行了一系列试验，说明可以通过增加模型质量和质量惯矩的方法得到足够用于桥梁颤振分析的气动导数。将得出的江阴桥模型的试验结果与Ｓｃａｎｌａｎ方法的结果进行了对比，并且根据它算出的颤振风速在全桥气弹模型上得到了验证。