亞音速氣流中曲壁板氣動(dòng)彈性響應(yīng)研究.pdf_第1頁(yè)
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1、本文對(duì)高速列車(chē)中廣泛使用的存在初始變形的曲壁板結(jié)構(gòu)在亞音速氣流和周期外激勵(lì)力作用下的氣動(dòng)穩(wěn)定性和非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行研究,具體工作如下:
  1.考慮圓弧形初始變形的二維曲壁板,基于勢(shì)流理論和線(xiàn)化小擾動(dòng)理論獲得了亞音速氣流作用在曲壁板單側(cè)的氣動(dòng)力的級(jí)數(shù)表達(dá)式。該氣動(dòng)力分為由初始變形產(chǎn)生的靜態(tài)氣動(dòng)力和由結(jié)構(gòu)振動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)氣動(dòng)力,分析了模態(tài)階數(shù)和系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)對(duì)靜態(tài)氣動(dòng)力大小和分布的影響。
  2.使用微元法和達(dá)朗貝爾原理建立了兩

2、端簡(jiǎn)支的二維Kelvin模型粘彈性曲壁板在大變形時(shí)的非線(xiàn)性振動(dòng)方程。將方程進(jìn)行無(wú)量綱化后使用Galerkin法進(jìn)行離散。使用Newton迭代法求解系統(tǒng)的平衡點(diǎn)。研究了系統(tǒng)的平衡點(diǎn)及穩(wěn)定性、分岔特性及相關(guān)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)平衡點(diǎn)的影響、系統(tǒng)的勢(shì)阱分布和吸引域分布等非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。研究表明:隨著來(lái)流動(dòng)壓的變化,系統(tǒng)的平衡點(diǎn)位置、數(shù)目和穩(wěn)定性將會(huì)發(fā)生變化,產(chǎn)生分岔現(xiàn)象,分岔點(diǎn)對(duì)應(yīng)的臨界動(dòng)壓與跳躍位移值與初始曲率及軸力等參數(shù)相關(guān);系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)對(duì)應(yīng)

3、于系統(tǒng)的勢(shì)阱位置,系統(tǒng)的勢(shì)阱數(shù)量和深度與來(lái)流動(dòng)壓等參數(shù)有關(guān);系統(tǒng)的兩個(gè)穩(wěn)定平衡點(diǎn)在參數(shù)空間中存在各自吸引域。
  3.以氣動(dòng)力和周期外激勵(lì)力聯(lián)合作用下的二維曲壁板為研究對(duì)象,考慮粘彈性和幾何非線(xiàn)性,建立了其振動(dòng)方程,將方程進(jìn)行無(wú)量綱化后使用Galerkin法進(jìn)行離散。使用數(shù)值計(jì)算方法分析了系統(tǒng)的非線(xiàn)性復(fù)雜響應(yīng)。結(jié)果表明:在來(lái)流動(dòng)壓和外激勵(lì)幅值參數(shù)空間中,分布著單周期、多周期和混沌區(qū)域;隨著參數(shù)的變化,系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將會(huì)有規(guī)律地變化

4、。在一定條件下時(shí),系統(tǒng)將會(huì)產(chǎn)生“跳變”現(xiàn)象。
  4.考慮了粘彈性和幾何非線(xiàn)性的影響,研究了兩端簡(jiǎn)支二維曲壁板在諧波擾動(dòng)亞音速氣流作用下的非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)特性,通過(guò)Galerkin法和數(shù)值計(jì)算方法分析了系統(tǒng)的非線(xiàn)性復(fù)雜響應(yīng),并對(duì)氣流的擾動(dòng)頻率、擾動(dòng)幅值和恒定部分的氣流速度對(duì)曲壁板作單周期運(yùn)動(dòng)時(shí)的振幅的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:曲壁板系統(tǒng)在參數(shù)空間中分布存在著單周期、多周期和混沌區(qū)域,且系統(tǒng)的大部分運(yùn)動(dòng)類(lèi)型為單閉環(huán)的單周期運(yùn)動(dòng),只在某些

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