气动载荷

摘要： 机翼上的控制面(副翼、襟翼等)通过自身的偏转使得机翼上产生的升力发生变化,从而实现飞机的各种机动动作。本文研究了控制面偏转对机翼展向升力分布的影响,分析了一种控制面偏转形式对机翼根部弯矩的影响。为减轻机翼结构设计质量提出了一种思路。

摘要： 飞行器表面气动参数特征是飞行器结构设计和安全评估的重要依据,而风洞试验作为最有效的测试手段,通常面临破坏结构、测量物理量单一等问题。提出曲面共形的柔性智能蒙皮测量技术,集成了多种超薄柔性传感器阵列,通过剪纸–拼接的完全共形方式集成到飞行器结构表面,在不改变结构表面形貌的情况下同步实时测量壁面静态压力、脉动压力、温度、壁面剪应力等多种气动参数。在直流式风洞、射流平台和FL–9风洞中对NACA0012机翼和飞行器尾翼进行了变风速和变迎角试验,分析风洞试验中采集获得的多种气动参数,验证了该系统的可用性,为风洞试验中柔性智能蒙皮多参量同步测量气动特性研究提供参考。

摘要： 机翼上的控制面(副翼、襟翼等)通过自身的偏转使得机翼上产生的升力发生变化,从而实现飞机的各种机动动作。本文研究了控制面偏转对机翼展向升力分布的影响,分析了一种控制面偏转形式对机翼根部弯矩的影响。为减轻机翼结构设计质量提出了一种思路。

摘要： 为提高垂直轴风电机组的出力效果和使用寿命,对1.5 MW大型H型垂直轴风力机,以最大力矩系数和最小变异系数为研究目标,通过FLUENT软件研究反向旋转的双风机和三风机的排布方式对其气动载荷的影响,并提出采用变异系数衡量主轴偏振效应。结果表明最佳的双风机排布间距为Y_(r)=1.3D,最佳旋转方向为CFR;紧密排布条件下三风机最佳排布间距为X_(r)=(1.8~2)D和Y_(r)=1.6D,最佳旋转方向为CW3;双风机排布增大了叶片内外表面压差,其平均力矩系数相比单风机的最大提高了5.9%,变异系数降低了19.26%;三风机排布形成峡谷效应增大了下游风机的来流风速,其平均力矩系数相比单风机最大提高了5.53%,变异系数最小增大了1.27%,且后排风机排布在前排风机的中垂线上可获得最佳的增益效果。

摘要： 为了研究直升机前飞时不同舱门打开程度对机身气动性能的影响,采用基于SST k-ω(k-ω shear-stress-transport)模型的计算流体力学方法,对舱门开度1/4、1/2、3/4、全开4种情况进行数值模拟,计算得到直升机机身的阻力、滚转力矩、俯仰力矩、偏航力矩等参数,通过流场分析,研究了舱门开启程度对机身气动特性的影响。研究结果表明:舱门开启后,机身流场不对称现象明显,机身内部形成空腔流动,使机身阻力、俯仰力矩、偏航力矩增加。

摘要： 针对高速列车设备舱裙板在气动载荷作用下的结构强度问题,对设备舱裙板的静压力和气动疲劳性能进行试验和仿真分析研究.依据高速列车设备舱裙板气动性能技术条件和试验周期要求,提出气缸加载试验方法并设计覆盖裙板和格栅的一体式工装,试验结果表明:设备舱裙板测点应力都小于材料屈服强度,并且裙板无永久变形和损伤.通过接触非线性仿真分析将试验工装改进为分离式工装,分离式工装减重77%,可降低工装成本和缩短试验周期.

摘要： 站台雨棚作为铁路重要基础设施,当动车组正线通过时会激扰雨棚造成结构损伤。为研究外部载荷激励下雨棚的动力响应规律及其主要影响因素,建立某高铁车站站台雨棚结构动力仿真模型,仿真计算CR400AF型动车组以不同车速在雨棚中交会时的气动载荷和轮轨力。结果表明:动车组交会时产生的气动载荷和轮轨力与车速有关,随着车速提高气动载荷和轮轨力增大,且气动载荷与车速的平方成正比;雨棚靠近线路中心位置处所受的气动载荷最大,雨棚宽度、长度方向所受气动载荷极值近似于呈对称分布,气动载荷随雨棚高度的增加而减小;雨棚振动响应与车速有关,随着车速提高雨棚振动响应增大;同等速度级交会工况下,雨棚端部振动响应比中部大;气动载荷和轮轨力对雨棚振动响应影响程度不同,其中气动载荷起主要作用。

摘要： 通过动模型试验和数值仿真方法,对时速400 km不同编组(8车编组、16车编组和17车编组)单列车通过最不利长度隧道和列车在最不利长度隧道内交会时的车体表面气动载荷进行研究,并基于雨流计数法与等效疲劳载荷公式对车体的等效疲劳载荷进行分析。研究结果表明:单列车通过隧道或列车隧道内交会时,车体等截面区域处的Δp(压力峰峰值)沿列车长度方向不断下降,并随着编组数增加而增加。单列车通过隧道时,8车编组、16车编组和17编组列车等截面车体区域处Δp的平均值分别为7440,8404和8479 Pa,16车编组列车和17车编组列车相比8车编组列车的Δp分别增加13.0%和14.0%;列车隧道内交会时,8车编组、16车编组和17编组列车等截面车体区域处Δp的平均值分别为12737,14503和14732 Pa,16车编组列车和17车编组列车相比8车编组列车分别增加13.9%和15.7%。车体表面等效疲劳载荷与编组数成正比,8车编组、16车编组和17编组单列车通过隧道时等截面车体区域的平均等效疲劳载荷分别为4677,5347和5434 Pa,16车编组列车和17车编组列车相比8车编组列车的平均等效疲劳载荷分别增加14.3%和16.2%;8车编组、16车编组和17编组列车隧道内交会时等截面车体区域的平均等效疲劳载荷分别为7819,8904和9125 Pa,16车编组列车和17车编组列车相比8车编组列车的平均等效疲劳载荷分别增加13.9%和16.7%;车体等截面区域平均等效疲劳载荷在其压力峰峰值的61%~65%区间内。

摘要： 为完成快速部署无人机充气机翼设计与分析,考虑翼型重合程度、蒙皮质量及加工工艺等因素对充气机翼设计的影响,对充气机翼进行优化设计。结合柔性薄膜理论,建立充气悬臂机翼的等效梁模型,提出一种充气机翼蒙皮应力计算及分析方法。对不同内外压差、气动载荷下的蒙皮应力分布及机翼充气压差对临界气动载荷的影响进行分析。研究结果表明:蒙皮弦向应力极值出现在机翼中部和后缘气室,而展向应力极值出现在机翼上下翼面翼根处,这可为充气机翼的优化设计及强度设计提供必要的参考依据。

摘要： 高超声速飞行器防热材料在气动载荷下发生机械剥蚀,进而影响绕流流态、气动性能、热载荷等,相关颗粒剥离动力学是高超声速热防护系统设计及防热材料体系评价中的共性基础性科学问题.研究通过近壁流动量纲分析,将烧蚀颗粒剥离过程模化为单个圆球惯性烧蚀颗粒在Couette流动中的动力学问题,并采用颗粒解析的直接数值模拟方法开展数值研究,获得了烧蚀颗粒关键特征参量对颗粒输运动力学的影响规律.研究发现,随着颗粒/流体密度比ρ_(r)越大,颗粒惯性St越大,则颗粒水平和法向输运速度均减小;随着颗粒粒径d_(p)越大,颗粒惯性St越大,则颗粒水平输运速度减小,但是,法向输运速度和位移均因大颗粒受到更大的Saffman升力而增大.此外,烧蚀颗粒法向位移远小于水平位移,颗粒以水平输运为主.本研究最终建立了颗粒启动速度归一化表达式,发现归一化颗粒启动速度是颗粒和流体惯性的函数,即颗粒水平输运速度等于流体微团或中性浮力颗粒的速度减去惯性修正项.研究结果为烧蚀颗粒调制边界层作用机理研究提供支撑.

摘要： 目前,对航空发动机热端部件在复杂载荷下的螺栓预紧力研究较少,缺少相应的设计准则.本文引入某型发动机涡轮转子具体结构,通过有限元软件ANSYS分析了涡轮转子在不同工况下考虑气动载荷、温度载荷和转子自身转速时的螺栓预紧力变化规律,最后根据强度储备系数与紧度储备系数相等的原则给出了螺栓预紧力设计建议.

摘要： 货车行驶经常受到侧风的干扰,尤其是遇到路堤等特殊路况时,对气动载荷的影响十分明显.本文以高速路堤为行驶工况,运用CFD仿真方法,分析侧风下不同路堤结构参数对货车气动载荷的影响规律.本文的货车处于路堤上风侧和下风侧两种位置,分别对不同路堤高度和边坡度进行仿真.路堤高度选取了1m、2m、3m、4m、5m五个参数,边坡度选取了1∶0.5、1∶0.75、1∶1、1∶1.5和1∶2五个参数.仿真结果说明货车的位置对于气动力的影响相对较小.随着路堤高度的增加,气流得到不同程度的导向加速度,货车的侧倾力系数和侧倾力矩系数等随之增加.路堤边坡度对于货车气动系数的影响相对较小.

摘要： 重量和气动载荷都是民用运输机极其重要的参数,二者相互影响,有着千丝万缕的联系.本文以民用航空规章的相关条款为基础,结合具体实例,简要分析并总结了重量和气动载荷的相互影响.文中分析了各种重量组成与气动载荷之间的相互依赖关系,并从气动载荷的角度探讨了重量控制的若干实施方案,以期对飞机的重量控制提供一定的启发.

摘要： 货运高速化是中国铁路货运列车发展的主要目标之一,而中国既有普速线隧道净空面积较小,随着货运列车速度不断提高,货运列车隧道压力波效应问题也逐渐突出.应用一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法,研究了中国新研发的时速160公里货运列车单车隧道压力波的形成机理和沿列车运行方向车外压力的分布特性,对比了单车通过和速到交会时的压力波,并分析了列车速度和车型对单车隧道压力波的影响.研究结果表明:单列车通过隧道时,车外的压力由于隧道内压缩波和膨胀波的作用,导致车外的压力不断波动;沿着列车运行方向,越接近车尾,车厢外的最大正压值和最大压力峰峰值越小,最大负压值越大.对于头车、中间车和尾车的最大压力峰峰值,隧道内会车时的压力值比单车的分别大6.7％、20.5％和57.7％;各个压力最值随着列车速度的增大呈线性增大趋势.对于头车、中间车和尾车的最大正压值,全侧开式快捷棚车的比塞拉式快捷棚车分别大14.7％、13.8％和13.7％;对于最大负压值,其值分别大-5.9％、6.8％和9.6％;对于最大压力峰峰值,其值分别大111.7％、10.4％和9.9％.

摘要： 大柔性机翼在气动载荷的作用下,将产生显著的弹性变形,常规线弹性理论的小变形假设不再成立,需要采用能够考虑几何非线性效应的结构模型进行求解.基于CR(C0-Rotational)共旋转有限元理论,把几何非线性大变形分解为刚体的旋转和平移及局部坐标系下的弹性变形,建立了适用于大柔性机翼几何非线性变形描述的结构模型.以大柔性悬臂梁为例,采用载荷增量法,研究了集中弯矩作用下的非线性变形特征,对静力学方法进行了验证,并讨论了耦合加载几何非线性变形特征;以类"太阳神"太阳能布局无人机(UAV)为例,研究了其几何非线性大变形特性.

摘要： 本文采用基于非稳态致动线模型求解三维N-S方程的方法,对施加了平台纵摇运动的NREL-5MW风机进行其尾流场数值分析.致动线方法无需其解叶片表面边界层,无需使用动网格技术,从而大大降低了网格量以及求解时间,十分适用于模拟非稳态风机尾流场.本文运用万德成教授团队开发的求解器,计算了在同一频率下不同幅值的纵摇运动对于风机的气动载荷以及尾流场的影响,并与文献值和固定式风机比较.结果表明:致动线模型对于风机的尾流场的模拟精度是十分好的;与固定式风机相比,纵摇运动对于风机的气动性影响是十分显著的.

摘要： 大柔性飞机在外载荷作用下会发生显著地弹性变形,使得全机的气动外形、结构构型及刚度特性发生变化,形成几何非线性问题,因此在飞机配平、载荷计算及稳定性分析中必须考虑几何非线性所带来的影响.本文从结构和气动两方面考虑几何非线性带来的影响,结合曲面样条插值,采用非线性有限元和曲面涡格法进行非线性气动/结构耦合分析,并通过迭代计算的方法对大柔性飞机进行全机非线性配平、气动载荷计算及稳定性分析.其结果表明,当结构变形较大时,非线性配平结果随风速和结构质量呈非线性变化,并且其纵向变形会对横侧向的稳定性产生一定的影响,这与传统线性分析结果会有明显得差别,因此需在设计初期引起重视.

摘要： 本文对OC4项目的一种半潜式浮式风机系统进行了不同程度的动力耦合分析.首先忽略平台运动对风机气动性能的影响,将风机载荷简化为定常的推力作用于平台;然后,本文将风机叶片简化为致动线模型,并结合到两相流CFD求解器naoeFOAM-SJTU中,进行了风机-平台-锚链的耦合动力分析.该耦合分析模型考虑到了平台运动对风机气动性能的影响,以及风机和锚链载荷对平台运动响应的影响.最后,本文对比了两种不同简化程度的方法的差别.结果显示:气动载荷对平台的纵荡和纵摇影响较大,而平台运动也使气动载荷产生较大的波动.耦合分析模型还捕捉到了简化模型不能捕捉到的平台横荡和首摇运动.

摘要： 针对风洞天平的某静态校准方式,评估了静态校准系统各输入量的不确定度,并根据天平各分量体轴系载荷的分解方式,列出了载荷与各输入量的函数关系,评估了载荷的不确定度,得到了各输入量的不确定度分量及所占比重.该分析提供了一种载荷不确定度的评估方法,有效评价了校准系统的性能,为整个天平校准不确定度的评估工作奠定了基础.

摘要： 针对风洞天平的某静态校准方式,评估了静态校准系统各输入量的不确定度,并根据天平各分量体轴系载荷的分解方式,列出了载荷与各输入量的函数关系,评估了载荷的不确定度,得到了各输入量的不确定度分量及所占比重.该分析提供了一种载荷不确定度的评估方法,有效评价了校准系统的性能,为整个天平校准不确定度的评估工作奠定了基础.

摘要： 本实用新型公开了应用于气动平衡吊或气动助力机械手的全载荷平衡装置，其包括称重吊具、气源、比例阀及气缸，所述称重吊具包括基础件、操控把手、重力传感器及用于固定工件的抓取件；所述操控把手固定在所述基础件上，所述重力传感器连接在所述基础件下方，所述抓取件连接在所述重力传感器下方；所述气缸与所述基础件相连，所述气缸通过所述比例阀与所述气源相连；所述比例阀与所述重力传感器相连，将所述重力传感器传递的重量信号调解成平衡气压驱动所述气缸。本实用新型使得气动平衡吊或气动助力机械手在搬运不同负载工件时，设备自动调整气的压力，以适应额载范围内的任意载荷工件，使工件实现平衡，处于悬浮状态。

摘要： 一种基于实测结构载荷的旋翼气动载荷分析方法属于飞行试验技术领域，本发明根据直升机旋翼工作的特点，确定了直升机旋翼关键结构载荷的测量，对其进行电阻应变计加装及地面载荷校准试验，对旋翼旋转的关键信号进行测试加装，通过不同状态的飞行试验，在时域和频域内统计分析实测的旋翼结构载荷，忽略了直升机理论模型仿真过程中的诸多假设，同时也不同于风动试验、旋翼塔试验过程中的气动环境模拟条件，能更加真实的反映直升机旋翼气动情况，得到更加可靠的直升机旋翼气动分析规律。

摘要： 本发明提供一种能够在对风力机的叶片进行更全面的优化设计，从而在保证叶片拥有较高气动性能的同时、降低其所受的载荷的考虑气动效率与气动载荷的风力机叶片优化设计方法，包括如下步骤：步骤S1，确定叶片的设计工况以及该叶片的多个叶片截面的几何参数，并在设计工况下通过气动分析分别计算出各个叶片截面的气动性能；步骤S2，将叶片分为多个叶素，并基于动量‑叶素理论以及气动性能计算出叶片的受力情况以及输出功率，进一步以叶片的最小叶根弯矩与最大输出功率为优化目标来构建目标函数；步骤S3，采用多岛遗传算法对目标函数进行求解从而得到各个叶片截面的优化翼型以及优化安装角。

摘要： 本发明提出一种机翼气动载荷与结构载荷的转换方法、装置、设备和介质，包括：获取机翼的每个气动节点在预设检索范围内的多个结构节点作为对应气动节点的关联结构节点，其中每个结构节点与多个气动节点关联；以气动节点与对应的各关联结构节点之间的变形能最小为约束将各气动节点的载荷分配到对应的各关联结构节点；获取每个结构节点分配到的气动节点载荷之和作为对应结构节点总载荷；本发明可有效提高载荷转换的准确性。

摘要： 本发明涉及计算机仿真技术领域，尤其涉及一种气动载荷转换为结构载荷的方法包括：气动面载荷预处理，形成气动面Cp数据；结构数据预处理，形成结构节点空间位置数据；根据形成的气动面Cp数据和结构节点空间位置数据，插值计算得到结构节点Cp数据；获得结构节点Cp数据后，在单元面上积分形成单元载荷数据，对单元载荷数据在结构节点上进行分载计算，得到结构节点力载荷本发明通过读取气动载荷数据，继而形成压力场，通过读取结构有限元数据，并在形成的压力场内进行插值，形成单元面压力载荷，并最终转化为节点力载荷。本发明提高了气动载荷处理的效率和准确性。

摘要： 一种基于实测结构载荷的旋翼气动载荷分析方法属于飞行试验技术领域，本发明根据直升机旋翼工作的特点，确定了直升机旋翼关键结构载荷的测量，对其进行电阻应变计加装及地面载荷校准试验，对旋翼旋转的关键信号进行测试加装，通过不同状态的飞行试验，在时域和频域内统计分析实测的旋翼结构载荷，忽略了直升机理论模型仿真过程中的诸多假设，同时也不同于风动试验、旋翼塔试验过程中的气动环境模拟条件，能更加真实的反映直升机旋翼气动情况，得到更加可靠的直升机旋翼气动分析规律。

摘要： 本发明提供一种基于翼面气动载荷的飞行器横向气动力矩智能感知系统，属于飞行参数测量领域。包括依次连接的表面压力测点、气压传递管、高精度压力传感器、压力信号传输电缆、信号变送器、信号通讯电缆、数据处理核心模块和上位机通讯电缆通过测量典型站位飞行器翼面气动载荷，辨别飞行器当前绕流流动状况，进一步感知其横向气动力矩作用大小及方向，为飞行器提供更为具体的测量信息，支撑飞行器在高动态飞行过程中的飞行控制需求。

摘要： 本发明提供一种能够在对风力机的叶片进行更全面的优化设计，从而在保证叶片拥有较高气动性能的同时、降低其所受的载荷的考虑气动效率与气动载荷的风力机叶片优化设计方法，包括如下步骤：步骤S1，确定叶片的设计工况以及该叶片的多个叶片截面的几何参数，并在设计工况下通过气动分析分别计算出各个叶片截面的气动性能；步骤S2，将叶片分为多个叶素，并基于动量‑叶素理论以及气动性能计算出叶片的受力情况以及输出功率，进一步以叶片的最小叶根弯矩与最大输出功率为优化目标来构建目标函数；步骤S3，采用多岛遗传算法对目标函数进行求解从而得到各个叶片截面的优化翼型以及优化安装角。

摘要： 本发明公开了气动伺服弹性系统非定常气动载荷的有理近似优化方法通过已有商用工程数值计算软件获取分析结构的两类原始数据，在此基础上，运用现代工程分析公认的非定常气动力有理近似表达形式，建立了一种线性项系数及非线性项系数两类变量的两级交替双重迭代数值优化算法。两级双重优化迭代直至达到获得高精度的有理近似拟合式中的最佳系数，提高了飞机选定结构的气动伺服弹性系统建模分析中非定常气动载荷历程的预计精度，极大降低有理近似拟合误差，从而为飞机气动伺服弹性系统的动响应、动稳定性以及主动弹性控制提供高精度载荷历程数值。

摘要： 本发明公开了一种关联风洞试验和计算数据的多源气动载荷模型构建方法，首先获取飞行器多种参考结构的风洞试验数据，包括风洞试验数据轴向力系数、力矩系数、阻力系数和试验压力系数分布、试验摩阻系数分布；然后获取飞行器参考结构的计算数据，包括计算压力系数分布和计算摩阻系数分布；接下来对风洞试验数据和计算数据进行关联，构建以多层神经网络构成的多源气动载荷模型，以风洞试验数据和计算数据为训练样本对多层神经网络进行训练，得到最终的多源气动载荷模型。本发明能够综合考虑多个试验状态下的试验数据，以较低代价准确描述复杂、非线性特征显著的流动工况，极大地提升了现有气动载荷模型的预测精度。