超音速气流中受热壁板的稳定性及非线性颤振响应分析
采用Galerkin 方法建立均匀温度场下二维壁板的非线性气动弹性运动方程,用一阶活塞理论模拟壁板气动力.首先,基于李雅普诺夫间接法分析了平壁板的稳定性,得到了壁板失稳的边界曲线;然后,采用牛顿迭代法分析了壁板在面内热载荷和空气动力作用下的屈曲变形,进而分析了后屈曲状态下壁板的稳定性;由于壁板变形的几何非线性效应较强,在发生颤振失稳时往往出现振幅较大的极限环颤振,本文在时域中分析了壁板的这种非线性颤振行为.分析结果表明,为了保证计算精度,在二维壁板的静态失稳边界及过屈曲变形分析中,至少要取2 阶谐波模态;在平壁板的超音速颤振(动态失稳)边界分析中至少应取4 阶模态;在非线性颤振响应分析中至少应取6 阶模态.文中还对壁板的温升,壁板长厚比、壁板密度和来流马赫数的无量纲参数作了变参分析,研究了这些参数的变化对壁板稳定性及非线性颤振响应的影响规律.研究中发现,当气流速压高于颤振临界值时,壁板气动弹性系统没有渐近稳定的平衡点,壁板会发生极限环颤振,且随着温度的升高,非线性颤振可能表现为复杂的倍周期或者混沌振荡的形式;当气流速压低于颤振临界值而温度升高大于屈曲临界值时,壁板一般会稳定在低阶谐波模态的屈曲变形位置,但是如果系统出现多个渐近稳定的平衡点,壁板也有可能在较低速压下发生二次失稳型颤振.
壁板颤振 超音速气流 温度场 后屈曲 运动方程 非线性颤振 颤振响应
夏巍 杨智春
西北工业大学航空学院,西安,710072
国内会议
第九届全国振动理论及应用学术会议暨中国振动工程学会成立20周年庆祝大会
杭州
中文
153-162
2007-10-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）