تاثیر زاویه پس‌گرایی بر ناپایداری دینامیکی بال هواپیما بر مبنای معادلات کاملا ذاتی و تحت اثر واماندگی استاتیکی | ||
| مکانیک سازه ها و شاره ها | ||
| دوره 11، شماره 6، بهمن و اسفند 1400، صفحه 207-217 اصل مقاله (953.17 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله مستقل | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22044/jsfm.2022.8365.2897 | ||
| نویسندگان | ||
| سید حسین مروج برزانی* 1؛ حسین شاهوردی2؛ محمد رضا آموزگار3 | ||
| 1دانشجوی دکتری، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران | ||
| 2دانشیار، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران | ||
| 3فارغ التحصیل دکتری، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران | ||
| چکیده | ||
| هدف از تحقیق حاضر بررسی اثر زاویه پس‌گرایی بر ناپایداری دینامیکی بال هواپیما با استفاده از معادلات هندسه دقیق کاملاً ذاتی و با در نظر گرفتن آثار ناشی از واماندگی استاتیکی است. مقایسه روند تغییرات نوسانات با دامنه محدود در بال دارای زاویه پس‌گرایی با به کارگیری مدل آیرودینامیک اُنرا و لحاظ نمودن واماندگی استاتیکی از دستاوردهای این مقاله است. معادلات کاملاً ذاتی فقط شامل نیروها، گشتاورها، سرعت‌های خطی و زاویه‌ای هستند و در این معادلات تغییر مکان‌ها و دوران‌ها به صورت صریح ظاهر نمی‌شوند. در این تحقیق، بارهای آیرودینامیکی وارد بر بال هواپیما توسط مدل اُنرا در معادلات آیروالاستیک جایگزین شده‌اند. به منظور تعیین وضعیت ناپایداری سیستم آیروالاستیک، ابتدا معادلات غیرخطی حاکم توسط روش تفاضلات محدود گسسته شده و سپس مرز ناپایداری و تغییرات نوسانات با دامنه محدود پس از ناپایداری بررسی شده‌اند. دقت نتایج حاصل از طریق مقایسه با نتایج پیشینه تحقیقات مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه عامل تاثیرگذار زاویه پس‌گرایی مورد مطالعه قرار گرفته و در انتها مشخص گردید که معادلات کاملاً ذاتی، ناپایداری بال‌های دارای زاویه پس-گرایی را با دقت خوبی شبیه‌سازی می‌کنند و انتخاب زاویه پس‌گرایی مناسب می‌تواند موجب تعویق پدیده نوسانات با دامنه محدود شود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| نوسانات با دامنه محدود؛ معادلات تیر هندسه دقیق کاملاً ذاتی؛ بال دارای زاویه پس‌گرایی؛ واماندگی استاتیکی | ||
| مراجع | ||
|
[[1]] Hodges DH, Dowell EH (1974) Nonlinear equations of motion for the elastic bending and torsion of twisted nonuniform rotor blades. (No. Naca-A-5711(.
[2] Arafat HN (1999) Nonlinear response of cantilever beams. Doctoral Dissertation, Virginia Polytechnic Institute and State University.
[3] Hodges DH (2003) Geometrically exact intrinsic theory for dynamics of curved and twisted anisotropic beams. AIAA J 41(6): 1131-1137.
[4] Reissner E (1973) On one-dimensional large-displacement finite-strain beam theory. Stud Appl Math 52(2): 87-95.
[5] Hegemier GA, Nair S (1977) A nonlinear dynamical theory for heterogeneous anisotropic elastic rods. AIAA J 15(1): 8-15.
[6] Hodges DH, Shang X, Cesnik CE (1996) Finite element solution of nonlinear intrinsic equations for curved composite beams. J Am Helicopter Soc 41(4): 313-321.
[7] Patil MJ, Hodges DH (2006) Flight dynamics of highly flexible flying wings. J Aircraft 43(6): 1790-1799.
[8] Chang CS, Hodges D (2009) Vibration characteristics of curved beams. J Mech Mater Struct 4(4): 675-692.
[9] Sotoudeh Z, Hodges DH (2009) Nonlinear aeroelastic analysis of joined-wing aircraft with intrinsic equations. In 50th Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference, Palm Springs, CA, AIAA Paper.
[[1]0] Shams S, Lahidjani MS, Haddadpour H (2008) Nonlinear aeroelastic response of slender wings based on Wagner function. Thin Wall Struct, 46(11): 1192-1203.
[1[1]] Dunn P, Dugundji J (1992) Nonlinear stall and divergence analysis of cantilevered graphite/epoxy wing. AIAA J 30(1): 153-162.
[12] Tang D, Dowell EH (2001) Experimental and theoretical study on aeroelastic response of high-aspect-ratio wings. AIAA J 39(8): 1430-1441.
[[1]3] Jian Z, Jinwu X (2009) Nonlinear aeroelastic response of high-aspect-ratio flexible wings. Chinese J Aeronaut 22(4): 355-363.
[[1]4] Patil MJ (1999) Nonlinear aeroelastic analysis flight dynamics and control of a complete aircraft. Georgia Institute of Technology.
[[1]5] Barmby JG, Cunningham HJ, Garrick IE (1950) Study of effects of sweep on the flutter of cantilever wings. (No. Naca-TR-1014).
[[1]6] Molyneux WG, Hall H (1957) The aerodynamics effects of aspect ratio and sweepback on wing flutter. (A.R.C-TR).
[[1]7] Lottati I (1985) Flutter and divergence aeroelastic characteristics for composite forward swept cantilevered wing. J Aircraft 22(11): 1001-1007.
[[1]8] Karpouzian G, Librescu L (1996) Nonclassical effects on divergence and flutter of anisotropic swept aircraft wings. AIAA J 34(4): 786-794.
[[1]9] Mazidi A, Fazelzadeh SA (2010) Flutter of a swept aircraft wing with a powered engine. J Aerospace Eng 23(4): 243-250.
[20] مروج ح، آموزگار م، شاهوردی ح (1396) تحلیل ناپایداری فلاتر بال‌های دارای زاویه پس گرایی با استفاده از معادلات کاملاً ذاتی. نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 794-785 :(4)49.
[2[1]] Amoozgar MR, Shahverdi H (2016) Analysis of nonlinear fully intrinsic equations of geometrically exact beams using generalized differential quadrature method. ACTA Mech 227(5): 1265-1277.
[22] Hodges DH (1990) A mixed variational formulation based on exact intrinsic equations for dynamics of moving beams. Int J Solids Struct 26(11): 1253-1273.
[23] Beedy J, Barakos G (2002) Non-linear analysis of stall flutter based on the ONERA Aerodynamic model. Aerospace Engineering Report 0205b.
[24] O'Reilly OM (2008) Intermediate dynamics for engineers: a unified treatment of newton-euler and lagrangian mechanics. Cambridge University Press.
[25] Patil MJ, Hodges DH, Cesnik CE (2001) Limit-cycle oscillations in high-aspect-ratio wings. J Fluid Struct 15(1): 107-132.
[26] Chang CS (2006) Vibration and aeroelastic analysis of highly flexible HALE aircraft. Doctoral Dissertation, Georgia Institute of Technology. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,081 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 805 |
||