一种基于 CR 理论的大柔性机翼非线性气动弹性求解方法

摘要：

大展弦比大柔性机翼在气动载荷的作用下，产生较大的弹性变形，其惯性特性、刚度特性、动气动弹性特性等亦发生较大改变，常规的线性气动弹性分析方法不再适用。基于 Co-rotational（CR）理论，推导了机翼变形后的切线刚度矩阵和质量矩阵，建立了考虑几何非线性效应的大柔性机翼结构动力学模型；耦合改进的 ONERA 非线性非定常气动力模型，提出了一种适用于大柔性机翼的非线性气动弹性求解方法。采用 Newmark 直接数值积分法及松耦合技术在时域内对气动弹性运动方程进行求解，对所提出的非线性气动弹性求解方法的正确性和精度进行了验证，并研究了大柔性机翼的极限环颤振特性。研究表明：适用于大柔性机翼完整的非线性气动弹性建模需要考虑机翼结构大变形和非定常气动力动态失速等非线性因素；弯曲变形可降低临界极限环颤振速度的15％以上，而前移弹性轴能够有效的提高临界极限环颤振速度；所提出的非线性气动弹性求解方法具有较好的精度和效率，满足大柔性机翼非线性气动弹性的求解需求。

关键词：非线性气动弹性、极限环颤振、CR 理论、非定常气动力、动态失速、Newmark 积分法

分类号：V211.47(基础理论及试验)

资助基金：国家自然科学基金11202162；中国博士后科学基金2014M560803

在线出版日期：2015-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：62-70