大展弦比轻质机翼的失速颤振控制

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1、学校代号10532学号S12023007分类号O358密级公开硕士学位论文大展弦比轻质机翼的失速颤振控制学位申请人姓名安学广培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称刘春嵘教授学科专业流体力学研究方向气动弹性及流动控制论文提交日期2015年5月15日学校代号：10532学号：S12023007密级：公开湖南大学硕士学位论文大展弦比轻质机翼的失速颤振控制学位申请人姓名：安学广导师姓名及职称：刘春嵘教授培养单位：机械与运载工程学院专业名称：流体力学论文提交日期：2015年5月15日论文答辩日期：2015年5月

2、28日答辩委员会主席：邹伟生教授Stallfluttercontrolofhigh-aspectratiolight-weightwingbyANXue-guangB.E.(YantaiUniversity)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinFluidMechanicsintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervi

3、sorProfessorLIUChunrongMay,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研巧所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：多曰期：２〇１５年户月與曰可学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的

4、规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密口。＂＂（请在上相应方框内打Ｖ）公作者签名：曰期：２０１５年护月＾曰＊７导师签名：曰期；２０１５年月曰、＾？Ｊ每！雌户＇大展弦比轻质机翼的失速颤振控制摘要飞机自出现以来就伴随着气动

5、弹性问题，众多因气动弹性问题导致的重大事故不胜枚举。近年来，高空长航时(HighAltitudeLong-Endurance,HALE)太阳能飞行器因在军事、民用方面应用的优点，其研究备受关注。为使飞行器尽量轻量化，并且尽量多的获得太阳能用以提供飞行动力，这类飞行器大多采用大展弦比轻质材料机翼。这种机翼柔性大，气动弹性性能差，颤振问题突出。为解决飞机轻量化与刚度不足之间的矛盾，出现了主动气动弹性机翼（ActiveAeroelasticWing,AAW）设计技术。这种方法将气动力作用导致的机翼变形通过主动

6、控制系统操作控制面运动反馈到机翼上，使机翼产生希望变形或运动。受到AAW技术的启发，可利用基于合成射流的主动流动控制技术控制机翼周围流场来改善机翼受到的气动载荷，从而达到抑制颤振的目的。本文首先探讨了飞行器在升空和巡航状态下可能遭遇的各类气动载荷，包括在穿越对流层时极易出现的突风、湍流和大迎角状态的脉动气动载荷，以及在巡航状态下的定常气动载荷，给出了这几种气动载荷的描述方法。在对气动载荷分析的基础上，基于闭口薄壁梁理论和Hamilton原理，采用格罗斯曼准定常气动力模型建立三维机翼两自由度气动响应模型，

7、并采用伽辽金方法进行求解。运用建立的模型分别讨论了大展弦比机翼的静变形，扭转发散，颤振和突风、湍流响应等气动弹性问题，得到一系列有意义的结论。为探讨合成射流主动流动控制技术用于机翼的失速颤振抑制。使用FLUENT流体仿真软件对各迎角下E214翼型的绕流流场进行数值模拟，分析了迎角对气动载荷特性的影响，以及大迎角状态下脉动气动载荷形成机理和频率特性。通过对加入合成射流后不同迎角下E214翼型的绕流流场的数值模拟，讨论了合成射流对气动载荷的影响。为研究抑制机翼大迎角下失速颤振的合成射流对脉动气动载荷的频率控

8、制和相位控制方法，以18°迎角的情况为例研究了合成射流对大迎角下脉动气动载荷频率和相位的控制，并且得到了合成射流实现频率控制和相位控制的频率-速度范围。关键词：气动弹性；数值模拟；颤振；合成射流；频率控制；相位控制II硕士学位论文AbstractSincetheappearanceofairplane,ithasalwaysaccompaniedwithaero-elasticproblems.Manyaviationaccidentsha