水平轴风力机桨叶的实验模态分析 被引量：36

1

作者 叶枝全 马昊旻 +2 位作者 丁康 包能胜 曹人靖 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期473-476,共4页

桨叶的模态分析是风力机整机稳定性及其可靠性分析的重要基础 ,该文应用DAS动态信号分析与故障诊断系统 ,对水平轴风力机的桨叶进行了实验模态研究 ,通过测量分析桨叶的振动信号 ,得到桨叶的模态 ,为理论分析计算风力机桨叶与整机模态... 桨叶的模态分析是风力机整机稳定性及其可靠性分析的重要基础 ,该文应用DAS动态信号分析与故障诊断系统 ,对水平轴风力机的桨叶进行了实验模态研究 ,通过测量分析桨叶的振动信号 ,得到桨叶的模态 ,为理论分析计算风力机桨叶与整机模态的算法选择和修正提供了依据 ,同时对在模态实验中的参数识别和精度提高等问题进行了探讨。 展开更多

关键词 桨叶 模态分析 水平轴 实验模态分析 叶片

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直升机自适应桨叶模型的初步实验研究 被引量：1

2

作者 陈仁文 陶宝祺 +1 位作者 熊克 金江 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第6期699-703,共5页

为了研究压电陶瓷对复合材料模型的驱动性能，掌握其规律，为自适应旋翼的研究打下基础，文中模仿直升机桨叶设计了一个典型模型试件，利用压电陶瓷在不同布片方式下对其进行驱动，使其产生弯曲和扭转变形。不同条件下的对比实验表明，... 为了研究压电陶瓷对复合材料模型的驱动性能，掌握其规律，为自适应旋翼的研究打下基础，文中模仿直升机桨叶设计了一个典型模型试件，利用压电陶瓷在不同布片方式下对其进行驱动，使其产生弯曲和扭转变形。不同条件下的对比实验表明，压电陶瓷作为驱动器可以达到比较好的驱动效果。 展开更多

关键词 直升机 自适应控制 桨叶模型 压电陶瓷

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基于实验设计和响应面模型的风扇转子气动优化设计 被引量：2

3

作者 薛亮 韩万金 +1 位作者 黄家骅 李国忠 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期308-313,共6页

针对跨声速风扇动叶中掠、弯结合叶片基于控制点的B样条曲线对积叠线进行参数化,以掠、弯为设计自由度,应用实验设计、三维粘性流场求解、响应面模型及遗传算法对Rotor 67以近尖峰效率工况点为设计点对风扇转子进行了气动优化设计,得到... 针对跨声速风扇动叶中掠、弯结合叶片基于控制点的B样条曲线对积叠线进行参数化,以掠、弯为设计自由度,应用实验设计、三维粘性流场求解、响应面模型及遗传算法对Rotor 67以近尖峰效率工况点为设计点对风扇转子进行了气动优化设计,得到了前掠与弯向旋转方向的复合设计叶片,其总压比有较明显提高。但由于优化是在单一工况点下进行的,其变工况性能不佳。 展开更多

关键词 涡轮机械 转子叶片 实验设计 响应面模型+ 优化设计

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基于遗传算法与近似模型的全局气动优化方法 被引量：11

4

作者 薛亮 韩万金 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期360-366,共7页

开发了基于精英保留策略与小生境技术的求解有约束优化问题的改进遗传算法,并用一多峰值有约束函数对其寻优能力进行了测试。为了降低气动优化设计时间,提出了集成实验设计、三维粘性流场求解程序、二次多项式近似模型、改进遗传算法的... 开发了基于精英保留策略与小生境技术的求解有约束优化问题的改进遗传算法,并用一多峰值有约束函数对其寻优能力进行了测试。为了降低气动优化设计时间,提出了集成实验设计、三维粘性流场求解程序、二次多项式近似模型、改进遗传算法的具有全局寻优能力的三维气动优化设计体系。采用该方法对NASA Rotor37动叶片叶型进行了以绝热效率最大为目标的优化设计,优化后叶片绝热效率提高1.1%。该结果表明了本优化设计体系省时、高效的特点。 展开更多

关键词 叶型 三维动叶片^+ 遗传算法 响应面模型^+ 流场求解程序^+

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汽轮机转子叶片模化与模态分析 被引量：8

5

作者 刘雄彪 李录平 +4 位作者 张世海 晋风华 梁伟 龚晨 黄章俊 《汽轮机技术》 北大核心 2015年第5期329-332,共4页

采用Solidworks软件对国产某600MW汽轮机低压转子进行三维实体建模,针对汽轮机长叶片提出了一种叶片模化方法。基于Algor有限元软件对该型机组低压转子进行了模态分析,将临界转速计算结果与传统的圆盘法所得结果以及设计数据进行比较,... 采用Solidworks软件对国产某600MW汽轮机低压转子进行三维实体建模,针对汽轮机长叶片提出了一种叶片模化方法。基于Algor有限元软件对该型机组低压转子进行了模态分析,将临界转速计算结果与传统的圆盘法所得结果以及设计数据进行比较,比较结果表明:提出的叶片模化方法是可行的,运用该方法处理的叶片模型在理论上更接近实际叶片。研究结果为透平机转子的设计及其动力学有限元三维实体建模提供了一定的参考。 展开更多

关键词 叶片模化 汽轮机 转子 临界转速 有限元

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基于疲劳寿命的旋翼气动弹性多目标优化研究 被引量：1

6

作者 王红州 刘勇 张呈林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期150-153,共4页

基于Hamilton原理基础上推导了旋翼桨叶有限元动力学模型和疲劳寿命计算模型。以动力学特性的固有频率,自转惯量为约束,以剖面特性参数的挥、摆、扭刚度及桨叶线性密度为设计变量,进行最小质量及最大疲劳寿命的多目标优化。采用满足溢... 基于Hamilton原理基础上推导了旋翼桨叶有限元动力学模型和疲劳寿命计算模型。以动力学特性的固有频率,自转惯量为约束,以剖面特性参数的挥、摆、扭刚度及桨叶线性密度为设计变量,进行最小质量及最大疲劳寿命的多目标优化。采用满足溢出分析的优化算法(Satisficing Trade-off Analysis)。结果在满足各约束条件下,实现旋翼桨叶质量减少7.27%,疲劳寿命循环次数由3.98×108次～4.73×108次,寿命提高了18.7%,优化效果明显。 展开更多

关键词 旋翼桨叶动力学 有限元模型 疲劳寿命 动力学特性 多目标优化

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毫米波雷达旋翼回波的多普勒调制效应研究

7

作者 贺治华 廖东平 +2 位作者 魏玺章 庄钊文 姜斌 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2005年第10期8-10,共3页

在毫米波雷达体制下,针对直升机旋翼旋转对雷达波的多普勒调制效应进行了研究,引入旋翼面模型并推导了旋翼回波公式,并对根据面模型仿真的旋翼回波信号的时频域特性进行了分析。结果表明,旋翼回波可等价地看作由旋翼中心点绕转轴旋转所... 在毫米波雷达体制下,针对直升机旋翼旋转对雷达波的多普勒调制效应进行了研究,引入旋翼面模型并推导了旋翼回波公式,并对根据面模型仿真的旋翼回波信号的时频域特性进行了分析。结果表明,旋翼回波可等价地看作由旋翼中心点绕转轴旋转所得回波为载频,其幅度包络是旋翼中线旋转包络与旋翼底边旋转包络的乘积。与线模型仿真结果比较,主闪烁脉冲幅度大大消弱,在主闪烁脉冲之间出现了幅度较小的闪烁脉冲。 展开更多

关键词 雷达 多普勒 旋翼 面模型

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旋翼模型垂直下降状态气动特性风洞试验 被引量：7

8

作者 黄明其 兰波 何龙 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期131-137,共7页

直升机垂直下降状态中包含极为危险的涡环状态.为提高对涡环状态的认识以及掌握其气动载荷、流场变化,并为相应数值模拟及飞行仿真提供试验数据,采用直升机垂直升降试验台以及大视场PIV试验测量系统在Φ5 m立式风洞对Bo-105旋翼模型进... 直升机垂直下降状态中包含极为危险的涡环状态.为提高对涡环状态的认识以及掌握其气动载荷、流场变化,并为相应数值模拟及飞行仿真提供试验数据,采用直升机垂直升降试验台以及大视场PIV试验测量系统在Φ5 m立式风洞对Bo-105旋翼模型进行了垂直下降状态的气动载荷以及流场测量.在桨尖马赫数相似的情况下,得到了该旋翼模型在不同总距、不同下降速度情况下的平均拉力和功率变化,以及较大范围的详细流场图像,分析了旋翼模型气动载荷变化现象,并进一步揭示了旋翼模型垂直下降状态下流场的演化发展过程.试验研究表明:旋翼模型垂直下降速度达到8 m/s后,拉力和功率急剧下降,且其各自均方根误差值显著增大;旋翼模型总距越小,对应的旋翼拉力值随垂直下降速度增大而迅速减小,越易进入"涡环状态";桨尖涡结构不稳定的主要内因是形成了"涡对"结构,相邻桨尖涡之间的距离越近,桨尖涡越不稳定;桨尖涡聚集形成"涡环"以及涡环结构的动态演化是旋翼性能突变的关键因素. 展开更多

关键词 旋翼模型 垂直下降状态 气动载荷 大视场PIV 桨尖涡

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基于响应面模型的跨音速转子叶片气动优化设计研究 被引量：7

9

作者 汪伟 莫蓉 范庆明 《西安工业大学学报》 CAS 2013年第2期114-117,150,共5页

为了提高优化设计效率,节约成本,将试验设计方法、响应面近似模型与遗传算法优化方法结合在一起应用于跨音速转子叶片气动优化设计中.首先采用拉丁超立方试验设计方法生成样本点构建目标函数的响应面模型,然后利用遗传算法对响应面模型... 为了提高优化设计效率,节约成本,将试验设计方法、响应面近似模型与遗传算法优化方法结合在一起应用于跨音速转子叶片气动优化设计中.首先采用拉丁超立方试验设计方法生成样本点构建目标函数的响应面模型,然后利用遗传算法对响应面模型进行目标寻优,并对优化解进行流场分析验证.为了验证方法的可行性,以NASA rotor37转子叶片前缘积迭线弯与掠优化设计为例,总压损失系数为目标函数进行单目标优化设计,优化后总压损失系数降低了0.528%,总耗时20h,算例结果表明基于响应面近似模型的优化设计方法可用于叶片气动优化中,提高了优化设计效率. 展开更多

关键词 跨音速转子叶片 试验设计 响应面模型 气动优化设计

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SA349/2旋翼气动弹性稳定性的动力学多目标优化

10

作者 刘勇 王红州 +1 位作者 孙壮 张呈林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第8期150-154,共5页

基于有限元法建立了旋翼桨叶的气动弹性动力学分析模型,提出在气动弹性稳定性,频率分布及自转惯量等约束条件下的最小质量,最小应力多目标优化。使用链式规则的灵敏度计算方法进行目标函数及约束函数的灵敏度分析,使用近似模型的响应面... 基于有限元法建立了旋翼桨叶的气动弹性动力学分析模型,提出在气动弹性稳定性,频率分布及自转惯量等约束条件下的最小质量,最小应力多目标优化。使用链式规则的灵敏度计算方法进行目标函数及约束函数的灵敏度分析,使用近似模型的响应面模型及模拟退火算法对模型进行优化计算。最后通过对实例SA349/2旋翼桨叶进行优化对比,实现了在多约束条件都满足的情况下,自转惯量提高到原来的1.05倍,桨叶总质量减少6.0%～7.2%,应力比初始模型减少5.9%～7.1%的多目标优化结果,优化性能良好。 展开更多

关键词 气动弹性稳定性 响应面模型 旋翼桨叶 灵敏度分析 模拟退火算法 多目标优化

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考虑多叶片-机匣多点变形转静碰摩模型的机匣响应特征与验证 被引量：8

11

作者 王海飞 陈果 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期128-145,共18页

针对航空发动机叶片-机匣碰摩故障,提出了一种考虑多叶片-机匣耦合振动下的转静碰摩故障模型,该模型在通用的弹性碰摩模型的基础上,考虑了多个叶片与圆盘之间的耦合作用、叶片与叶片之间的耦合作用、叶片与机匣之间碰摩故障以及叶片与... 针对航空发动机叶片-机匣碰摩故障,提出了一种考虑多叶片-机匣耦合振动下的转静碰摩故障模型,该模型在通用的弹性碰摩模型的基础上,考虑了多个叶片与圆盘之间的耦合作用、叶片与叶片之间的耦合作用、叶片与机匣之间碰摩故障以及叶片与机匣之间转静间隙变化对碰摩力的影响,能够模拟机匣单点、局部及整圈,转子的局部和整圈的碰摩规律。将所提出的碰摩模型运用于转子-支承-机匣耦合动力学模型中,利用数值积分获取碰摩故障下的机匣加速度响应规律。利用带机匣的航空发动机转子试验器,进行了转子叶片-机匣的机匣单点-转子全周的碰摩实验,仿真和实验取得了很好的一致性,验证了所提出的叶片-机匣碰摩新模型的正确有效性。并利用该模型仿真了其他碰摩状态下的碰摩故障特征和碰摩力随时间变化规律。 展开更多

关键词 航空发动机整机振动 叶片-机匣碰摩 转子-支承-机匣耦合动力学模型 机匣加速度信号 碰摩力

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确定直升机性能的旋翼功率及拉力简化算法 被引量：1

12

作者 李嘉林 高徵 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2009年第1期9-12,共4页

为满足直升机部队计算机辅助决策、作战模拟推演等工作需要,用基本的直升机悬停性能和少量的原始数据作支持,对旋翼功率及其拉力计算方法进行建模。通过分析直升机动力学特点,运用动量法和叶素理论,将直升机旋翼功率进行拆分求解,推导... 为满足直升机部队计算机辅助决策、作战模拟推演等工作需要,用基本的直升机悬停性能和少量的原始数据作支持,对旋翼功率及其拉力计算方法进行建模。通过分析直升机动力学特点,运用动量法和叶素理论,将直升机旋翼功率进行拆分求解,推导出一套旋翼需用功率及可用功率的简化计算方法;根据线性外插法,用剩余功率建立拉力计算模型,对旋翼拉力进行估算。最后通过算例说明简化计算模型的可行性,解决了确定直升机飞行性能和动力学仿真的实际需要,具有较强的实用价值。 展开更多

关键词 旋翼功率 动量法 叶素理论 线性外插 简化模型

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无铰旋翼直升机悬停气弹稳定性优化实现

13

作者 王红州 刘勇 张呈林 《直升机技术》 2007年第3期25-29,共5页

本文通过对无铰旋翼直升机悬停时旋翼挥舞、摆振运动微分方程的分析研究,判断出旋翼桨叶气动弹性稳定性运动条件。通过多学科优化软件ISIGHT集成和不同优化方法及优化模型对比,来实现对具体桨叶的稳定性优化,达到预期的目标。

关键词 桨叶气动弹性稳定性 优化模型 动力学优化

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基于变参数环板等效叶片组的叶盘模型耦合振动分析方法 被引量：3

14

作者 姜萌 张美艳 唐国安 《动力学与控制学报》 2016年第6期526-532,共7页

转子系统常见于旋转机械装置中,在航空、电力、化工等工业和民用的诸多行业中发挥着重要作用.转子系统一般由轴和多级叶轮组成,存在强度、疲劳、振动和噪声等一系列问题,亟待通过优化设计等手段提高产品的各项性能.由于每级叶轮都含有... 转子系统常见于旋转机械装置中,在航空、电力、化工等工业和民用的诸多行业中发挥着重要作用.转子系统一般由轴和多级叶轮组成,存在强度、疲劳、振动和噪声等一系列问题,亟待通过优化设计等手段提高产品的各项性能.由于每级叶轮都含有由多条叶片构成的叶片组,因此在应用有限元等方法分析时,即便利用了回转周期的性质,转子系统的整体自由度数目依然庞大,优化设计的计算效率有待提高.为了提高转子系统分析的效率,可将根据气动性能要求设计的单级叶盘视为状态已经确定的子系统,在具备足够计算精度的前提下对其有限元模型进行缩聚或简化,以降低整体系统的自由度.文章介绍叶片组模型的等效建模方法,以固有振动特性相近为等效准则,将有限元模型中周向环绕的叶片组等效为变参数圆柱型正交各向异性环形板,并通过理论推导和计算得到了环板模型的几何与材料等物理参数.以航空发动机低压涡轮叶盘模型为例,实现了叶片组的模型等效过程.结果表明,等效方法可在保证精度的前提下大大降低模型的自由度数目,为后续整体转子系统的优化设计提供了高效的叶盘建模方法. 展开更多

关键词 振动 叶片 轮盘 转子 模型缩聚

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燃气轮机压气机动叶振动特性研究 被引量：3

15

作者 李洪松 刘永葆 +1 位作者 余又红 贺星 《燃气轮机技术》 2017年第3期41-45,共5页

针对某型燃气轮机的压气机第八级动叶断裂故障,对其进行振动特性研究。根据制造数据建立三维实体模型,利用有限元软件进行模态分析,得到压气机在额定转速下该级动叶的前六阶自振频率、振型以及各阶等效应力图,结果表明,叶尖处振动的变... 针对某型燃气轮机的压气机第八级动叶断裂故障,对其进行振动特性研究。根据制造数据建立三维实体模型,利用有限元软件进行模态分析,得到压气机在额定转速下该级动叶的前六阶自振频率、振型以及各阶等效应力图,结果表明,叶尖处振动的变形量相对较大,叶片根部区域应力较为集中。根据激振力的激振频率和不同转速下动叶的自振频率绘制坎贝尔图,进行共振分析,发现当压气机的转速在7 300 r/min附近时,动叶易产生二阶扭转振动和四阶复合振动。分析结果为进一步研究该级动叶的断裂故障和防共振措施提供依据。 展开更多

关键词 压气机 动叶 模态分析 共振分析

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浮式风力机模型试验叶片气动力性能计算与优化 被引量：2

16

作者 杜炜康 赵永生 +1 位作者 王明超 何炎平 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1923-1929,共7页

以美国可再生能源试验室公开的5 MW风力机(NREL-5MW)为原型,试验模型几何缩尺比为1∶50,使用动量叶素理论(BEM理论)计算叶片风轮推力。为改善模型试验叶片的尺度效应,变化模型叶切面的翼型和分布,对风轮推力进行计算和分析。以此为基础... 以美国可再生能源试验室公开的5 MW风力机(NREL-5MW)为原型,试验模型几何缩尺比为1∶50,使用动量叶素理论(BEM理论)计算叶片风轮推力。为改善模型试验叶片的尺度效应,变化模型叶切面的翼型和分布,对风轮推力进行计算和分析。以此为基础,选取叶切面的弦长和转角作为优化变量,以风轮推力为优化目标,建立优化数学模型,使用模矢搜索法和罚函数法求解,得到能较准确模拟风轮推力的试验用叶片。 展开更多

关键词 浮式风力机 水池试验 尺度效应 风轮推力 叶片优化

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空心气冷低压涡轮动叶气热耦合数值模拟 被引量：3

17

作者 曾军 张维涛 +2 位作者 王鹏飞 雷鸣 郑振江 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1268-1275,共8页

以空心气冷低压涡轮动叶为研究对象,采用高质量的流体域和固体域网格控制技术,带转捩模型的双方程SST湍流模型,开展了基于CFD方法的叶片气热耦合问题研究。获得了不同冷气流量比(分别为1.0%,1.38%,1.8%和2.2%)、温比(分别为2.1,2.25,2.3... 以空心气冷低压涡轮动叶为研究对象,采用高质量的流体域和固体域网格控制技术,带转捩模型的双方程SST湍流模型,开展了基于CFD方法的叶片气热耦合问题研究。获得了不同冷气流量比(分别为1.0%,1.38%,1.8%和2.2%)、温比(分别为2.1,2.25,2.3,2.4和2.5)和压比(分别为1.4,1.6和1.8)对叶片换热特性的影响规律,设计状态中截面按弧长平均的叶片壁面金属温度计算值较试验值偏小0.3%,气热耦合计算的叶片壁面温度分布与试验结果吻合良好,验证了气热强耦合计算方法的精度,为涡轮叶片温度场分析提供了一种有效的方法。 展开更多

关键词 涡轮动叶 气热耦合 湍流模型 叶片换热特性 数值模拟

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复合材料桨叶结构损伤演化模型 被引量：1

18

作者 朱旭程 刘铁 《海军航空工程学院学报》 2019年第4期376-383,共8页

与金属材料桨叶相比,复合材料桨叶因具有更加优良的抗疲劳性能而被广泛应用到直升机旋翼上。但由于复合材料破坏机理复杂,疲劳性能分散,影响因素众多,导致复合材料桨叶疲劳现象尚处于研究探索之中,在复合材料的微观失效机制与宏观结构... 与金属材料桨叶相比,复合材料桨叶因具有更加优良的抗疲劳性能而被广泛应用到直升机旋翼上。但由于复合材料破坏机理复杂,疲劳性能分散,影响因素众多,导致复合材料桨叶疲劳现象尚处于研究探索之中,在复合材料的微观失效机制与宏观结构的力学性能之间仍然缺少一座桥。鉴于此,文章利用典型复合材料试样的拉伸疲劳实验数据,建立了基体裂纹、纤维断裂和界面脱胶等损伤变量累积模型,从断裂能的角度出发构建了基体裂纹密度、纤维断裂面积与复合材料属性之间的函数关系,分析了基体裂纹密度、纤维断裂面积等损伤变量对复合材料工程性能参数的影响。利用复合材料宏观力学理论,研究了各物理损伤变量对桨叶刚度特性的影响,采用连续损伤变量的状态方程建立了复合材料桨叶的损伤演化模型,这种以有理多项式为状态转移函数微分模型能很好地体现复合材料桨叶在疲劳初期和疲劳末期刚度快速损伤的现象。 展开更多

关键词 复合材料 桨叶 结构损伤 模型

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基于Jeffcott理论等效叶片组的叶盘模型建模方法及分析

19

作者 郑庆帅 顾煜炯 +1 位作者 刘宇航 马吉伟 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期670-676,共7页

转子系统建模时叶片与轮盘的耦合关系导致矩阵方程阶数过高,难以解析,通常情况下采用直接将叶片等效为附加转动惯量,再将叶片-轮盘作为刚性圆盘整体的方法,但是这种建模方法在高转速、长叶片的情况下会割裂叶片与转子之间的能量耦合关系... 转子系统建模时叶片与轮盘的耦合关系导致矩阵方程阶数过高,难以解析,通常情况下采用直接将叶片等效为附加转动惯量,再将叶片-轮盘作为刚性圆盘整体的方法,但是这种建模方法在高转速、长叶片的情况下会割裂叶片与转子之间的能量耦合关系,导致模型误差急剧增大。在考虑叶片与轮盘耦合的情况下,以一阶临界转速及模态近似为等效准则,将有限元模型中的周向环绕叶片组等效为正交各向同性的刚性圆环,并通过理论推导和计算得到等效后轮盘半径与原始叶片-轮盘模型之间的关系,并进行了ANSYS仿真对比。结果表明:等效方法可在显著降低原始叶片-轮盘模型自由度的同时保证等效模型的可靠性。 展开更多

关键词 叶片 转子 有限元法 模型降阶 临界转速

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两种桨尖形状旋翼模型试验特性对比 被引量：1

20

作者 邢霞 安想林 《直升机技术》 1999年第1期8-12,共5页

本文介绍了一副研制型旋翼模型在CARDC 8m×6m低速风沿的试验概况,给出了两种桨尖形状旋翼模型试验的悬停效率、前飞需用功率、变距拉杆载荷、桨叶载荷及振动特性的对比结果。并对结果进行分析,得出不同桨尖形状对旋翼一些特性的贡献。

关键词 桨尖形状 风洞试验 旋翼模型

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