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基于全局稳定性理论的eN方法对高超声速有迎角锥背风流向涡转捩分析
1
作者
陈曦
涂国华
+3 位作者
万兵兵
袁先旭
陈坚强
陈久芬
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2024年第1期33-44,I0001,共13页
有迎角圆锥表面存在周向压力梯度,压力梯度驱使流体从迎风面的高压区向背风面的低压区流动,导致背风中心线附近出现大尺度流向涡结构,从而进一步失稳触发转捩。本文利用全局稳定性理论与e^(N)方法,研究3个不同工况下高超声速有迎角圆锥...
有迎角圆锥表面存在周向压力梯度,压力梯度驱使流体从迎风面的高压区向背风面的低压区流动,导致背风中心线附近出现大尺度流向涡结构,从而进一步失稳触发转捩。本文利用全局稳定性理论与e^(N)方法,研究3个不同工况下高超声速有迎角圆锥的流向涡转捩问题。研究发现,Mack模态在上游流向涡较弱时为主导模态,但当流场出现周向卷曲、流向涡逐渐增强时逐渐减弱,此时流向涡失稳模态出现,并逐渐成为主导不稳定性。基于全局稳定性得到不稳定模态的N值。结合风洞实验测量结果可判断,在迎角2°时转捩N值不到3,而在迎角4°、转捩完成时的N值可达6左右。
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关键词
边界层转捩
流向涡
全局
不
稳定性
分析
风洞实验
N值
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职称材料
高速升力体非对称流向涡不稳定性研究
2
作者
张彬
李晓虎
+1 位作者
涂国华
陈坚强
《空气动力学学报》
北大核心
2025年第2期75-85,I0002,共12页
高速飞行器实际飞行时存在非对称流动,为加深对非对称三维流场结构失稳机制的认识,采用二维全局稳定性分析方法对高速转捩研究飞行器(HyTRV)腰部非对称流向涡结构的稳定性特征进行了研究。模型长度为1600 mm,攻角为0º,来流马赫数...
高速飞行器实际飞行时存在非对称流动,为加深对非对称三维流场结构失稳机制的认识,采用二维全局稳定性分析方法对高速转捩研究飞行器(HyTRV)腰部非对称流向涡结构的稳定性特征进行了研究。模型长度为1600 mm,攻角为0º,来流马赫数为6,单位雷诺数为1.0×10^(7)/m,静温为79 K。采用等温壁面(300 K)条件,通过高阶精度有限差分方法直接求解N-S方程获得层流基本流场。计算结果表明:升力体上表面顶部及下表面长轴处的低速流体向腰部汇聚,形成非对称流向涡,其中靠近下表面一侧的涡卷曲程度更强。稳定性分析结果表明,升力体腰部非对称流向涡的不稳定模态主要有内模态、外模态和Mack模态,内模态主要由展向速度剪切主导,外模态主要由法向速度剪切主导。不同于传统对称流向涡的是,非对称流向涡的扰动形函数主要分布在流向涡卷曲更强的一侧。基于全局稳定性分析的e^(N)方法求解不稳定模态的N值发现:上游Mack模态N值较大,可能在噪声环境下引起转捩;下游外模态N值较大,可能在静声环境下引起转捩。
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关键词
HyTRV
升力体
全局稳定性分析
非对称流向涡
e^(N)
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职称材料
四旋翼无人机动态面控制
被引量：
17
3
作者
方旭
刘金琨
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第8期1777-1784,共8页
针对四旋翼无人机(UAV)飞行器系统欠驱动特点,引入动态面控制方法,对四旋翼UAV的位置和姿态进行控制。考虑到飞行器速度和角速度难以测量,设计高增益观测器得到UAV的速度和角速度的估计值。相对于反演法,动态面控制的设计更简洁,并且通...
针对四旋翼无人机(UAV)飞行器系统欠驱动特点,引入动态面控制方法,对四旋翼UAV的位置和姿态进行控制。考虑到飞行器速度和角速度难以测量,设计高增益观测器得到UAV的速度和角速度的估计值。相对于反演法,动态面控制的设计更简洁,并且通过引入滤波器来求取控制信号中的系统状态的导数项。另外,常用的时标分离方法不能给出全局稳定性分析,本文引入动态面设计控制律保证系统所有信号半全局一致有界,同时给出系统全局稳定性证明。仿真结果表明,四旋翼UAV能快速精确完成目标跟踪。
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关键词
动态面控制
高增益观测器
四旋翼无人机(UAV)
分离定理
全局稳定性分析
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职称材料
题名
基于全局稳定性理论的eN方法对高超声速有迎角锥背风流向涡转捩分析
1
作者
陈曦
涂国华
万兵兵
袁先旭
陈坚强
陈久芬
机构
空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室
中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所
出处
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2024年第1期33-44,I0001,共13页
基金
国家自然科学基金(12002354,12002353,92052301)。
文摘
有迎角圆锥表面存在周向压力梯度,压力梯度驱使流体从迎风面的高压区向背风面的低压区流动,导致背风中心线附近出现大尺度流向涡结构,从而进一步失稳触发转捩。本文利用全局稳定性理论与e^(N)方法,研究3个不同工况下高超声速有迎角圆锥的流向涡转捩问题。研究发现,Mack模态在上游流向涡较弱时为主导模态,但当流场出现周向卷曲、流向涡逐渐增强时逐渐减弱,此时流向涡失稳模态出现,并逐渐成为主导不稳定性。基于全局稳定性得到不稳定模态的N值。结合风洞实验测量结果可判断,在迎角2°时转捩N值不到3,而在迎角4°、转捩完成时的N值可达6左右。
关键词
边界层转捩
流向涡
全局
不
稳定性
分析
风洞实验
N值
Keywords
boundary-layer transition
streamwise vortices
global stability analysis
wind-tunnel experiment
N factor
分类号
O343.41 [理学—固体力学]
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职称材料
题名
高速升力体非对称流向涡不稳定性研究
2
作者
张彬
李晓虎
涂国华
陈坚强
机构
空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室
出处
《空气动力学学报》
北大核心
2025年第2期75-85,I0002,共12页
基金
国家自然科学基金(92052301)。
文摘
高速飞行器实际飞行时存在非对称流动,为加深对非对称三维流场结构失稳机制的认识,采用二维全局稳定性分析方法对高速转捩研究飞行器(HyTRV)腰部非对称流向涡结构的稳定性特征进行了研究。模型长度为1600 mm,攻角为0º,来流马赫数为6,单位雷诺数为1.0×10^(7)/m,静温为79 K。采用等温壁面(300 K)条件,通过高阶精度有限差分方法直接求解N-S方程获得层流基本流场。计算结果表明:升力体上表面顶部及下表面长轴处的低速流体向腰部汇聚,形成非对称流向涡,其中靠近下表面一侧的涡卷曲程度更强。稳定性分析结果表明,升力体腰部非对称流向涡的不稳定模态主要有内模态、外模态和Mack模态,内模态主要由展向速度剪切主导,外模态主要由法向速度剪切主导。不同于传统对称流向涡的是,非对称流向涡的扰动形函数主要分布在流向涡卷曲更强的一侧。基于全局稳定性分析的e^(N)方法求解不稳定模态的N值发现:上游Mack模态N值较大,可能在噪声环境下引起转捩;下游外模态N值较大,可能在静声环境下引起转捩。
关键词
HyTRV
升力体
全局稳定性分析
非对称流向涡
e^(N)
Keywords
HyTRV
lifting body
global stability analysis
asymmetry streamwise vortex
e^(N)
分类号
V211.3 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
O355 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
四旋翼无人机动态面控制
被引量：
17
3
作者
方旭
刘金琨
机构
北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院
出处
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第8期1777-1784,共8页
基金
高等学校博士学科点专项科研基金(20121102110008)~~
文摘
针对四旋翼无人机(UAV)飞行器系统欠驱动特点,引入动态面控制方法,对四旋翼UAV的位置和姿态进行控制。考虑到飞行器速度和角速度难以测量,设计高增益观测器得到UAV的速度和角速度的估计值。相对于反演法,动态面控制的设计更简洁,并且通过引入滤波器来求取控制信号中的系统状态的导数项。另外,常用的时标分离方法不能给出全局稳定性分析,本文引入动态面设计控制律保证系统所有信号半全局一致有界,同时给出系统全局稳定性证明。仿真结果表明,四旋翼UAV能快速精确完成目标跟踪。
关键词
动态面控制
高增益观测器
四旋翼无人机(UAV)
分离定理
全局稳定性分析
Keywords
dynamic surface control
high-gain observer
quadrotor unmanned air vehicle （UAV）
separation theory
global stability analysis
分类号
V279 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
TB273 [一般工业技术—工程设计测绘]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于全局稳定性理论的eN方法对高超声速有迎角锥背风流向涡转捩分析
陈曦
涂国华
万兵兵
袁先旭
陈坚强
陈久芬
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2024
0
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下载PDF
职称材料
2
高速升力体非对称流向涡不稳定性研究
张彬
李晓虎
涂国华
陈坚强
《空气动力学学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
四旋翼无人机动态面控制
方旭
刘金琨
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016
17
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下载PDF
职称材料
已选择
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引证文献
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