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西北工业大学张伟伟课题组揭示复杂跨声速气动弹性问题诱发机理
2020-01-11 10:38   审核人:

 

近日,西北工业大学航空学院张伟伟教授课题组在复杂跨声速气动弹性问题的诱发机理研究方法取得系列原创成果,相关研究发现以论文“Transonic aeroelasticity: A new perspective from the fluid mode”发表于航空宇航类顶级期刊《Progress in Aerospace Science》。

 

 

跨声速气动弹性问题是一个长期困扰航空航天型号设计和使用的拦路虎。尽管跨声速气动弹性现象受到了学术界和工业届的持续关注和研究,但是许多复杂气动弹性现象的诱发机理还没有得到很好的解释。一些学者将跨声速气动弹性中难以理解的现象归结为非线性因素,但是非线性难以给出令人信服的解释,也不能给航空工程师提供明确的防颤、防振设计准则。

张伟伟教授课题组从流动模态的角度成功地揭示了跨声速气动弹性的复杂性及其诱发机理。跨声速气动弹性的复杂性看似是流动的非线性导致,实际上主要源于跨声速状态下流动的稳定性降低。流动模态的引入,极大便利了对跨声速复杂气动弹性现象的认知。在流动模态的视角下,不同气动弹性现象的机理在统一的架构下得到清晰地揭示。由于流动稳定性的降低,流固耦合方程中增加了一个极点,流动模态会作为主角参与结构模态耦合,从而诱发出不同的失稳模式,表现为不同的气动弹性现象。例如抖振边界降低现象是流固耦合造成的流动模态提前失稳,与经典抖振问题类似,其本质都是不稳定流动下结构的强迫响应,结构响应幅值较小,并且响应频率与不稳定流动频率一致。跨声速嗡鸣和抖振中锁频现象本质都是单自由度颤振,结构的响应幅值较强迫响应问题明显提高,响应频率与结构固有频率一致。

西北工业大学航空学院博士后高传强为该论文的第一作者,张伟伟教授为该论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金优秀青年基金、高等学校学科创新引智计划以及博士后创新人才支持计划等多方资助。

 

论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0376042119301356#mmc1

                               

                      撰稿:高传强;审核:张伟伟

  

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