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《基于自適應結構的飛行器氣動和噪聲特性研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、中圖分類號：TP273；TN384論文編號：102870115-B031學科分類號：080420博士學位論文基于自適應結構的飛行器氣動和噪聲特性研究研究生姓名李大偉學科、專業(yè)飛行器設計研究方向流動及噪聲控制指導教師裘進浩教授南京航空航天大學研究生院航空宇航學院二О一五年九月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAeronauticsandAstronauticsTheresearchofaircraftaerodynamiccharacteristicsan
2、dnoisebasedontheadaptiveconstructionsAThesisinAircraftdesignbyDaweiLiAdvisedbyProf.JinhaoQiuSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophSeptember,2015承諾書本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學位論文的研究成果不包含任何他人享有著作權的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工
3、作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人授權南京航空航天大學可以有權保留送交論文的復印件，允許論文被查閱和借閱,可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存論文。(保密的學位論文在解密后適用本承諾書)作者簽名：日期：2015年12月11日南京航空航天大學博士學位論文摘要飛行器的氣動阻力和噪聲不僅影響到飛行安全和乘客的舒適度，還會增加飛行成本并引起機體結構的聲疲勞，而傳統(tǒng)的增升結構和控制方法難以滿足飛行器在氣動特性和航空噪聲方面的要求，所以如何有效的減小飛行器的阻力并降低噪聲越來越受到科研人員的重視
4、。本論文根據(jù)越來越苛刻的航空要求，深入研究了應用于航空領域的壓電智能自適應控制技術。該控制技術是在保證結構強度的基礎上，將智能壓電元件粘貼在飛機結構中形成的一種主動振動控制技術。基于智能壓電材料的控制技術不僅同時具備傳感和驅(qū)動功能，還具有優(yōu)良的機電耦合性、質(zhì)量輕和高可靠性的特點，在航空領域有著很好的應用前景。本文針對各種自適應控制技術在實踐中的應用，致力于研究主動振動控制技術，吹吸氣控制技術和鼓包控制技術對飛行器氣動特性和噪聲的影響。主要研究工作和創(chuàng)新點如下：(1)分析推導了流體力學的基本方程，考慮不同的離散方式和湍流模型，給出了不同網(wǎng)格模型和自由來流的求解方
5、法。分析動網(wǎng)格技術、湍流模型和離散方式的不同，并分析了不同運動形式所適合采用的動網(wǎng)格技術。(2)針對在飛行器上建立基于反饋的主動振動控制系統(tǒng)將會大大增加飛行器質(zhì)量這一情況，本文創(chuàng)新性地提出了兩種不需要反饋的智能蒙皮局部主動振動控制技術：正弦振動和剛性振動，并深入研究了這兩種控制技術對模型流場特性的影響。其中：正弦振動形式可以保證控制面與機體的光滑過度，通過智能材料可以實現(xiàn)這種振動形式，其缺點是：智能材料工作溫度不高、強度不大。剛性轉(zhuǎn)動形式在作動器與機體的連接點是不光滑過度的，需通過直線驅(qū)動器來實現(xiàn)，在工程實踐中更容易應用。其缺點是：質(zhì)量大、控制能耗大。在以往二
6、維翼型研究的基礎上，本文將計算方法擴大到三維模型。結果發(fā)現(xiàn)：智能蒙皮局部振動控制技術能夠出色地改善模型的氣動特性，其中基于剛性轉(zhuǎn)動的智能蒙皮主動振動控制能夠獲得更好的控制效果。在高速狀態(tài)下安裝在激波位置處的振動作動器起到了良好地減小激波強度推遲激波位置的作用。通過減小激波強度和推遲激波位置來有效地減小翼型上表面的流動分離和增大負壓區(qū)，由此使得正激波變?yōu)橐幌盗械男奔げāＴ诘退贍顟B(tài)下振動控制通過向控制點下游注入加速流來延緩控制點后面的流動分離。如果要從根本上減小翼型的阻力，層流翼型將是個不錯的選擇，這就需要加強對湍流邊界層的研究。針對這一情況，本文提出了主動平板壁
7、面振動控制技術，并研究了該控制技術對湍流的邊界層的影響。通過適當?shù)难芯堪l(fā)現(xiàn)，該技術可以有效的改變湍流邊界層的粘性底層和對數(shù)律層的法向位置。平板壁面振動的振幅和頻率會嚴重影響控制點下游的壁面剪切應力及噪聲。通過增大粘性底層的厚度減小邊界層的湍流強度可以較大程度上減小板的壁面剪切應力和噪聲。壁面剪切應力和噪聲的減小量隨著振動振幅的增加是先增加后減小的，當振幅超過某一臨界值時，壁面剪切應力及噪聲將會增加。壁面剪切應力和噪聲的減小量隨著控I基于自適應結構的飛行器氣動和噪聲特性研究制頻率的增加而增加的，并逐漸趨向于穩(wěn)定。(3)針對以往的吹吸氣控制技術研究大多是基于二維翼
8、型，而忽略了機翼翼稍效應這一情況，本文
