基于深度算子神经网络的翼型失速颤振预测 被引量：2

1

作者 席梓严 戴玉婷 +1 位作者 黄广靖 杨超 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期626-634,共9页

失速颤振是弹性结构大幅俯仰振动与动态失速气动力耦合所发生的一种单自由度失稳现象,需有效预测其失稳分岔速度与失稳后的极限环振荡幅值.针对NACA0012翼型大幅俯仰运动气动力预测问题,发展了由嵌入门限循环单元或长短时记忆神经网络... 失速颤振是弹性结构大幅俯仰振动与动态失速气动力耦合所发生的一种单自由度失稳现象,需有效预测其失稳分岔速度与失稳后的极限环振荡幅值.针对NACA0012翼型大幅俯仰运动气动力预测问题,发展了由嵌入门限循环单元或长短时记忆神经网络单元的分支网络(branch net)和主干网络(trunk net)组成的深度算子神经网络(deep operator network, DeepONet)结构.通过给定大幅俯仰运动下的动态失速CFD气动力数据对深度算子神经网络参数进行训练,建立了高精度动态失速气动力的数据驱动模型,并有效预测其他俯仰运动下的非定常气动力.更进一步,将基于深度算子神经网络的非定常气动力数据驱动模型与结构动力学方程耦合,采用数值积分方法预测失速颤振的失稳分岔速度和不同速度下的极限环振荡特性.结果表明,在动态失速气动力预测精度方面,与普通循环神经网络相比,深度算子神经网络通过引入主干网络结构,可考虑运动与气动力间的迟滞特性,气动力预测平均绝对误差降低2%,误差分散性更低;在失速颤振预测方面,极限环振荡幅值误差在2%以内,增加来流速度输入的深度算子神经网络模型预测误差显著小于固定速度输入的算子模型. 展开更多

关键词 失速颤振 深度算子神经网络 动态失速 非定常气动力 神经网络

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汽轮机末级叶片失速颤振的全三维粘性流数值分析 被引量：7

2

作者 陈佐一 刘红 王继宏 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 1999年第3期18-20,30,共4页

给出了对汽轮机末级叶片失速颤振的全三维粘性流的数值分析方法和对某汽轮机的具体分析结果，计算了各种流量、各种背压和各种振频下的非定常气动力作功，共２５０种工况。得出的颤振边界线与实测的安全运行限制线基本符合，证明该方法... 给出了对汽轮机末级叶片失速颤振的全三维粘性流的数值分析方法和对某汽轮机的具体分析结果，计算了各种流量、各种背压和各种振频下的非定常气动力作功，共２５０种工况。得出的颤振边界线与实测的安全运行限制线基本符合，证明该方法完全适于进行工程应用分析。 展开更多

关键词 汽轮机 三维粘性分离流 失速颤振 叶片 数值分析

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Φ3.2m风洞战斗机大迎角试验关键技术研究 被引量：7

3

作者 孙海生 祝明红 +1 位作者 黄勇 刘志涛 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期50-55,共6页

介绍了中国空气动力研究与发展中心低速所Φ3.2m风洞战斗机大迎角试验技术,包括振动条件下倾角传感器迎角测量修正技术、大迎角振动抑制技术、实时速压测量技术等。某飞机模型大迎角连续扫描测力试验结果表明,Φ3.2m风洞战斗机大迎角试... 介绍了中国空气动力研究与发展中心低速所Φ3.2m风洞战斗机大迎角试验技术,包括振动条件下倾角传感器迎角测量修正技术、大迎角振动抑制技术、实时速压测量技术等。某飞机模型大迎角连续扫描测力试验结果表明,Φ3.2m风洞战斗机大迎角试验技术能够满足先进战斗机大迎角气动特性风洞试验需求。 展开更多

关键词 战斗机 大迎角 模型姿态角测量 振动 实时速压测量 连续扫描

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分离流动诱发的失速颤振和锁频现象研究 被引量：4

4

作者 李国俊 白俊强 +2 位作者 唐长红 李宇飞 刘南 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第19期97-103,111,共8页

采用非定常雷诺平均N-S方程(Unsteady Reynold Averaged Navier-Stockes,URANS)模拟失速颤振中的非定常气动力,通过耦合结构运动方程,建立时域气动弹性分析方法,其中结构运动方程采用基于预估-校正技术的四阶隐式Adams线性多步法进行时... 采用非定常雷诺平均N-S方程(Unsteady Reynold Averaged Navier-Stockes,URANS)模拟失速颤振中的非定常气动力,通过耦合结构运动方程,建立时域气动弹性分析方法,其中结构运动方程采用基于预估-校正技术的四阶隐式Adams线性多步法进行时域推进求解。首先对动态失速气动力响应和锁频区域的预测精度进行验证,确保求解器适用于模拟失速颤振。其次,采用该气动弹性分析方法对NACA23012翼型的颤振边界进行数值模拟,结果表明,预测得到的颤振速度边界和实验结果吻合较好。通过对失速颤振中的结构运动响应和流动特性进行分析,发现在失速颤振中前缘漩涡的产生和尾涡脱落是一种能量转换和注入机制,用以维持翼型的等幅振荡;同时失速颤振中出现的锁频现象是导致翼型在初始攻角为15°、16°和17°时颤振频率突然降低的主要原因。 展开更多

关键词 失速颤振 锁频 动态失速 漩涡 能量

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具有结构阻尼的复合材料薄壁梁的动力失速非线性颤振特性 被引量：6

5

作者 任勇生 刘廷瑞 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第18期146-152,共7页

研究具有结构阻尼的复合材料薄壁梁动力失速非线性颤振特性。采用受ONERA非线性气动力作用的复合材料薄壁梁的气弹模型分析非线性气弹稳定性;采用复合材料薄壁梁的模态阻尼分析模型进行结构阻尼预测,复合材料结构阻尼对复合材料薄壁梁... 研究具有结构阻尼的复合材料薄壁梁动力失速非线性颤振特性。采用受ONERA非线性气动力作用的复合材料薄壁梁的气弹模型分析非线性气弹稳定性;采用复合材料薄壁梁的模态阻尼分析模型进行结构阻尼预测,复合材料结构阻尼对复合材料薄壁梁气弹系统稳定性影响通过引入比例阻尼矩阵的方式予以考虑。采用Galerkin法对具有结构阻尼的气弹方程进行离散化,同时利用片条理论对非线性广义气动力进行计算。借助特征值方法及时域积分法分析复合材料薄壁梁非线性颤振边界及气弹响应的稳定性。通过数值分析,揭示复合材料结构阻尼、纤维铺层角对复合材料薄壁梁非线性颤振边界影响。结果表明,结构阻尼用于抑制复合材料薄壁梁的动力失速非线性颤振,增强气弹稳定性,具有十分明显作用效果。 展开更多

关键词 复合材料薄壁梁 复合材料阻尼 非线性气弹 失速颤振

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叶轮机械非定常流动研究进展 被引量：7

6

作者 孟庆国 周盛 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 1997年第2期232-247,共16页

本文就叶片排进出口流场畸变型动力响应、压缩系统气动稳定性、叶轮机械非定常气动问题的数值模拟以及失速颤振轴流压气机系列转子实验等４个方面问题。

关键词 流固耦合 叶轮机械 非定常流动 气动稳定性

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机翼失速颤振抑制的合成射流相位控制方法 被引量：1

7

作者 张海成 刘春嵘 +1 位作者 徐道临 胡振 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期661-667,共7页

提出合成射流抑制机翼失速颤振的相位控制方法。基于复合材料闭口截面薄壁梁理论建立了三元机翼两自由度的动力学模型,并采用CFD软件模拟了合成射流作用下翼型周围的流场,发现在一定条件下,合成射流可控制脱落涡的相位。在此基础上,提... 提出合成射流抑制机翼失速颤振的相位控制方法。基于复合材料闭口截面薄壁梁理论建立了三元机翼两自由度的动力学模型,并采用CFD软件模拟了合成射流作用下翼型周围的流场,发现在一定条件下,合成射流可控制脱落涡的相位。在此基础上,提出采用合成射流控制翼展涡脱相位,降低脉动气动载荷在各阶振型上的投影幅值来抑制失速颤振。以NACA0012复合材料三元机翼为例,对其进行数值验证。结果表明:当翼展上合成射流激励器之间的相位差较大时,一阶弯曲和一阶扭转的共振幅值可降至约6%,而二阶弯曲和二阶扭转的共振幅值可降至10%。 展开更多

关键词 失速颤振 合成射流 相位控制 涡激振动

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基于气动信号分析的风机叶片颤振机理研究 被引量：3

8

作者 黎少辉 李意民 《机床与液压》 北大核心 2010年第7期44-45,64,共3页

失速颤振是风机运行中最为多发的颤振故障,探明失速颤振频率发展规律,对风机的优化设计与安全运行具有重要意义。通过对风机叶轮出口气流脉动和叶片结构之间关系研究发现,在一定的来流攻角下,颤振只与叶片的某一阶固有频率有关。该结论... 失速颤振是风机运行中最为多发的颤振故障,探明失速颤振频率发展规律,对风机的优化设计与安全运行具有重要意义。通过对风机叶轮出口气流脉动和叶片结构之间关系研究发现,在一定的来流攻角下,颤振只与叶片的某一阶固有频率有关。该结论为失速颤振的机理研究提供了实验依据。 展开更多

关键词 失速颤振 气动信号 风机

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风力机叶片失速非线性颤振伺服气弹智能控制 被引量：8

9

作者 刘廷瑞 于子晴 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期3562-3569,共8页

针对风力机叶片失速非线性颤振断裂失效问题,阐述其伺服气弹智能控制的数值模拟过程。结构模型基于弹簧-质量-阻尼器的对称典型叶型截面,基于纯变桨运动的气动力适合于研究失速非线性颤振的大攻角非线性气动力模型。非线性气弹方程组基... 针对风力机叶片失速非线性颤振断裂失效问题,阐述其伺服气弹智能控制的数值模拟过程。结构模型基于弹簧-质量-阻尼器的对称典型叶型截面,基于纯变桨运动的气动力适合于研究失速非线性颤振的大攻角非线性气动力模型。非线性气弹方程组基于状态变量的泰勒级数展开后,利用低阶近似,进行线性化处理。二阶变桨激励器的伺服气弹智能控制系统基于平衡点状态和线性化模型的反馈系统。系统阐述基于线性化时域响应不稳定性的伺服控制方法,包括最优模糊PID控制方法和径向基函数神经网络PID控制方法,通过对比,论证这2种方法的有效性和适用性。研究结果表明:在不同的硬件基础、控制精度、及控制过程要求条件下,这2种方法可以折中选择,为风力机叶片失速非线性气弹变桨控制提供新的思路。 展开更多

关键词 失速非线性颤振 伺服气弹智能控制 非线性气动力模型 最优模糊PID 径向基函数神经网络PID

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基于压电作动与鲁棒控制的弯-剪耦合叶片挥舞失速颤振抑制

10

作者 刘廷瑞 吴鸿才 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第18期265-272,共8页

针对风力机叶片的挥舞断裂失效,阐述压电作动与鲁棒控制下的挥舞/横向剪切(弯-剪)耦合叶片失速颤振及主动控制过程;结构模型是在复合材料基体中嵌入压电材料的薄壁单闭室叶型截面,气动力是适合于纯变桨运动的失速气动力模型。基于Galer... 针对风力机叶片的挥舞断裂失效,阐述压电作动与鲁棒控制下的挥舞/横向剪切(弯-剪)耦合叶片失速颤振及主动控制过程;结构模型是在复合材料基体中嵌入压电材料的薄壁单闭室叶型截面,气动力是适合于纯变桨运动的失速气动力模型。基于Galerkin方法进行解耦处理,气动力沿叶片展长计算采用片条理论;基于压电反馈作动理论和三权值混合灵敏度H_∞鲁棒控制,研究基于时域响应的稳定性分析和失速颤振抑制方法;压电反馈基于结构裁剪技术,反馈为叶尖挥舞弯曲运动。三权值鲁棒控制通过第三权值在噪声衰减中,制约输出信号大小,迫使其稳定;通过大范围变化的变桨角和铺层角条件下的特征值分析及相平面分析,验证了三权值混合灵敏度H_∞鲁棒控制不失一般性。 展开更多

关键词 挥舞/横向剪切耦合 失速颤振 压电作动 颤振抑制 三权值混合灵敏度H_∞控制

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基于Peters-ONERA模型的失速颤振特性研究 被引量：3

11

作者 梁佳骅 白俊强 李国俊 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期875-883,共9页

采用Peters模型模拟线性气动力,ONERA失速模型模拟由于动态失速引起的非线性气动力,通过耦合结构运动方程,建立了状态空间(state-space)形式的气动弹性控制方程。采用欧拉预估-校正方法对该方程进行时域推进求解,采用特征根轨迹分析技... 采用Peters模型模拟线性气动力,ONERA失速模型模拟由于动态失速引起的非线性气动力,通过耦合结构运动方程,建立了状态空间(state-space)形式的气动弹性控制方程。采用欧拉预估-校正方法对该方程进行时域推进求解,采用特征根轨迹分析技术在频域内对气动弹性系统进行稳定性分析。基于Peters-ONERA气动力模型对动态失速现象进行模拟,结果表明该气动力模型可以准确地捕捉动态失速气动力的主要特征。采用该气动弹性模型对亚松弛迭代(under relaxation iteration)方法在静气动弹性求解稳定性中的影响进行了研究,研究结果表明,亚松弛迭代可以增强静气弹求解的稳定性。分别采用频域和时域方法对失速颤振中的颤振临界特性和分岔(bifurcation)现象进行了研究,并分析了初始扰动对系统响应的影响。研究发现:(1)在大攻角下,非线性气动力模态与结构模态的耦合可能导致结构模态的失稳,从而诱发系统的单自由度颤振;(2)初始攻角的改变会显著影响系统的分岔特性;(3)在不同的扰动范围内,气动弹性系统对扰动的敏感度不同,扰动增强可能会使系统原先稳定的状态被激发为极限环振荡(limit cycle oscillation,LCO)状态。 展开更多

关键词 失速颤振 动态失速 亚松弛迭代 分岔 扰动

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基于改进LB动态失速模型的翼型非线性气弹分析 被引量：1

12

作者 李原 尹凡夫 +3 位作者 高伟 苗继春 沈昕 杜朝辉 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期402-408,共7页

基于改进后的动态失速模型,研究非线性气动作用下的二维翼型颤振特性。从初始附着流出发,对比研究临界速度以下、以上时,系统的时域位移、气动力变化,发现气动非线性主要影响临界流速以上的极限环振荡阶段;从振幅增速的角度,发现对系统... 基于改进后的动态失速模型,研究非线性气动作用下的二维翼型颤振特性。从初始附着流出发,对比研究临界速度以下、以上时,系统的时域位移、气动力变化,发现气动非线性主要影响临界流速以上的极限环振荡阶段;从振幅增速的角度,发现对系统稳定性强弱的判断受时间尺度定义的影响;从改变翼型平均攻角的角度,气动非线性在振动收敛时影响较小,而在颤振阶段影响较大,表现为改变系统的动态失速特性;对于高攻角下的初始分离流,不同计算结果展现出强烈的差异性、非线性,系统的颤振信号具有显著的单自由度特征。 展开更多

关键词 风力机 翼型 气动载荷 气动失速 颤振

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周期激励下NACA 0012翼型单自由度失速颤振研究

13

作者 阮胤 邱展 王福新 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1870-1880,共11页

为了深入理解以周期变距为激励的失速颤振特性,通过弹性机构输入周期变化角度,进而控制NACA0012翼型攻角变化的实验装置,探究弹性约束下翼型攻角的变化规律以及有/无弹性约束时气动力对翼型做功的差异.实验结果表明:攻角的变化规律在不... 为了深入理解以周期变距为激励的失速颤振特性,通过弹性机构输入周期变化角度,进而控制NACA0012翼型攻角变化的实验装置,探究弹性约束下翼型攻角的变化规律以及有/无弹性约束时气动力对翼型做功的差异.实验结果表明:攻角的变化规律在不同驱动频率和扭转刚度下表现出4种特殊形态;翼型攻角的变化主频与驱动频率一致,并出现攻角的两周期振动,此时自然频率与驱动频率之比接近π/2.进一步分析气动力对翼型的能量传递,发现周期变距激励的失速颤振与无激励输入颤振有显著差异,分析表明气动力即使在一个周期内做负功,仍可能改变弹性结构的能量传递而使振动幅度增加. 展开更多

关键词 直升机桨叶 失速颤振 气动弹性 动态失速 NACA 0012翼型

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尾缘变弯对翼型气弹特性的影响分析

14

作者 李原 陈嘉佳 +3 位作者 陈晓静 许移庆 沈昕 杜朝辉 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期405-410,共6页

对于可进行尾缘变弯的二维翼型,研究其不同变弯形式对系统气弹特性的影响。研究基于数学建模方法,推导受控变弯翼型的气弹动力学方程,并建立相应的动态失速模型进行气动计算。对定常变弯、简谐变弯两种常见工况下系统的临界速度变化进... 对于可进行尾缘变弯的二维翼型,研究其不同变弯形式对系统气弹特性的影响。研究基于数学建模方法,推导受控变弯翼型的气弹动力学方程,并建立相应的动态失速模型进行气动计算。对定常变弯、简谐变弯两种常见工况下系统的临界速度变化进行分析对比,发现定常变弯对气弹稳定性影响较小,简谐变弯的影响也可归纳为受迫振荡。在对结果的观察中发现反相的攻角-弯度角相位对振幅发散具有一定的抑制作用,据此进一步研究受控反相变弯下的气弹特性,发现一定的控制参数下确可抑制颤振出现,但也可能导致系统出现新的位移响应形式。 展开更多

关键词 风力机翼型 气动载荷 气动失速 变弯翼型 颤振

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合成射流抑制机翼失速颤振的频率控制方法

15

作者 胡振 徐道临 +1 位作者 张海成 刘春嵘 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第7期1105-1110,共6页

提出合成射流抑制机翼失速颤振的频率控制方法。建立了大展弦比轻质复合材料机翼的动力学方程,研究了复合材料机翼经典颤振特性,发现其临界颤振速度通常都高于大展弦比无人飞行器的巡航速度。着重讨论机翼失速颤振的幅频特性,基于合成... 提出合成射流抑制机翼失速颤振的频率控制方法。建立了大展弦比轻质复合材料机翼的动力学方程,研究了复合材料机翼经典颤振特性,发现其临界颤振速度通常都高于大展弦比无人飞行器的巡航速度。着重讨论机翼失速颤振的幅频特性,基于合成射流可改变涡脱频率这一已有的试验事实,提出利用合成射流分段打乱机翼展向的涡脱频率,使其避开机翼结构固有频率,从而抑制机翼的失速颤振。以NACA0012翼型为例,数值验证了合成射流抑制颤振的效果。结果表明,此方法可显著降低颤振振幅。 展开更多

关键词 失速颤振 涡脱频率 合成射流 幅频特性

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大攻角失速下翼型非线性颤振速度计算分析 被引量：2

16

作者 展志焕 顾超杰 +1 位作者 胡盛靖 陈东阳 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期71-76,共6页

基于ONERA失速气动力模型,建立二元大攻角失速翼型非线性颤振运动的状态方程,通过龙格库塔法进行数值积分,获得二元翼型的非线性颤振时域响应曲线,并通过二分法寻找到失速翼型的颤振临界速度。仿真预测了半弦长对失速翼型气动弹性的影... 基于ONERA失速气动力模型,建立二元大攻角失速翼型非线性颤振运动的状态方程,通过龙格库塔法进行数值积分,获得二元翼型的非线性颤振时域响应曲线,并通过二分法寻找到失速翼型的颤振临界速度。仿真预测了半弦长对失速翼型气动弹性的影响规律,计算发现,随着半弦长的值变大,颤振速度会发生突跃,当弦长为0.5 m时,颤振速度最大,发生颤振的难度最大。 展开更多

关键词 ONERA失速气动力模型 二元翼型 颤振 时域分析 非线性

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