顫振的案例
【妙趣力學|張華】從蜻蜓翅痣談飛機機翼顫振及其抑制
【妙趣力學|張華】從蜻蜓翅痣談飛機機翼顫振及其抑制
顯然，機翼重心位于剛心之后而因慣性力產(chǎn)生的機翼扭轉(zhuǎn)及氣動激振力是造成彎曲/扭轉(zhuǎn)顫振的根本原因，因此增加配重使重心前移是抑制機翼彎曲/扭轉(zhuǎn)（提高顫振臨界速度）的有效措施。配重宜布置在翼端前緣，這是因為翼端的彎曲撓度大，配重在這里能夠獲得最大的效率。蜻蜓翅端前緣的翅痣實際上就是通過長期進化而形成的防止彎扭顫振的配重。提高機翼剛度也能抑制機翼彎扭顫振的提前發(fā)生，例如單塊式機翼的剛度比梁式機翼大幅度提高，從而提高了飛機的顫振臨界速度。在現(xiàn)代飛機上還經(jīng)常采用人工阻尼器，更為先進的則采用顫振主動控制技術(shù)提高顫振臨界速度。
另外在機翼上安裝發(fā)動機并將發(fā)動機短艙吊架盡量布置在翼弦前部，也能起到有效抑制彎扭顫振的作用。采用大后掠角、大根捎比的后掠翼和三角翼，它們在發(fā)生彎曲變形時引起順氣流翼剖面的迎角減小，減小了振動時產(chǎn)生的附加的氣動力，因此也有利于抑制顫振的提前發(fā)生。
圖5是美國塔科馬大橋在卡門渦街誘發(fā)下產(chǎn)生的彎曲/扭轉(zhuǎn)顫振及其破壞情況。據(jù)調(diào)查大橋設(shè)計師為降低成本使設(shè)計和建造的橋梁厚度降低、剛度不足，這是造成事故的結(jié)構(gòu)原因。現(xiàn)代橋梁設(shè)計中主要采用三種技術(shù)措施解決橋梁顫振問題：結(jié)構(gòu)措施—提高橋梁結(jié)構(gòu)剛度，機械措施—加裝人工阻尼器，氣動措施—優(yōu)化或改善氣動外形。
圖5. 美國塔科馬大橋因彎曲扭轉(zhuǎn)顫振而破壞
4. 機翼彎曲/舵面偏轉(zhuǎn)顫振機理及其抑制
圖6是彎曲/舵面偏轉(zhuǎn)顫振原理圖[2]，這里假設(shè)機翼和舵面本身均無扭轉(zhuǎn)變形，僅存在隨機翼彎曲而產(chǎn)生的舵面偏轉(zhuǎn)。圖中叉號是舵面轉(zhuǎn)軸，黑點是舵面重心。
圖6. 彎曲/舵面偏轉(zhuǎn)顫振原理
假設(shè)擾動前翼剖面位于位置2，擾動去除后其位于位置0，此后翼剖面在機翼彈性力作用下向上運動（位置0-4）。
展開 葉輪機械專題 | 如何高效準確地進行葉片顫振分析預測？
隨著對葉輪機械產(chǎn)品性能要求的提高，葉尖切線速度越來越大、剛度越來越低，葉片顫振的可能性相比以往也大大增加，而我們知道葉片顫振會最終導致葉片斷裂失效等嚴重事故。隨著計算機仿真技術(shù)的發(fā)展， 流固耦合分析方法已成為葉片顫振分析方法的主流
，葉片的流固耦合分析中，需要對三維非定常流場和葉片的瞬態(tài)響應進行時間推進求解，而且葉片振動改變了流場邊界，需要采用動網(wǎng)格技術(shù)對流場網(wǎng)格進行實時更新。
基于上述流程，傳統(tǒng)的葉片流固耦合顫振分析方法通常會面臨以下挑戰(zhàn)：
葉片全三維非定常仿真求解計算資源消耗極大、計算時間極長，極大的制約了該方法應用于實際葉輪機械產(chǎn)品的研發(fā)流程中；
葉片雙向流固耦合仿真需要同時對三維流場和固體振動進行瞬態(tài)耦合求解計算，收斂非常困難，難以獲得有用的分析結(jié)果；
CFD軟件與結(jié)構(gòu)軟件之間數(shù)據(jù)交互復雜、操作繁瑣，不利于工作繁重的工程技術(shù)人員快速學習和使用。
針對上述難點，Ansys基于葉輪機械專用流體仿真軟件CFX和結(jié)構(gòu)仿真軟件Mechanical推出了能高效、準確的分析和預測葉片顫振解決方案，該方案在求解效率、準確性和操作易用性等方面居于商業(yè)軟件前列，非常適用于實際葉輪機械產(chǎn)品的葉片顫振分析和預測。本文將針對葉片顫振分析，對流固雙向耦合解耦的方法進行著重介紹，更多受迫振動分析方法將在Ansys中國官方微信公眾號中陸續(xù)發(fā)布。
由于雙向流固耦合計算成本過高，不適用于工況點眾多的實際葉片顫振分析，需要將其解耦為單向流固耦合。解耦方式分為2種：
顫振分析，先進行FEM模態(tài)分析，模態(tài)分析結(jié)果作為流體瞬態(tài)分析的邊界條件計算氣體對振動的阻尼作用.
受迫振動分析，先進行流體瞬態(tài)分析得到葉片氣動激勵邊界條件，再基于FEM計算葉片的振動和應力。
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隨著對葉輪機械產(chǎn)品性能要求的提高，葉尖切線速度越來越大、剛度越來越低，葉片顫振的可能性相比以往也大大增加，而我們知道葉片顫振會最終導致葉片斷裂失效等嚴重事故。隨著計算機仿真技術(shù)的發(fā)展，流固耦合分析方法已成為葉片顫振分析方法的主流，葉片的流固耦合分析中，需要對三維非定常流場和葉片的瞬態(tài)響應進行時間推進求解，而且葉片振動改變了流場邊界，需要采用動網(wǎng)格技術(shù)對流場網(wǎng)格進行實時更新。
基于上述流程，傳統(tǒng)的葉片流固耦合顫振分析方法通常會面臨以下挑戰(zhàn)：
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葉片雙向流固耦合仿真需要同時對三維流場和固體振動進行瞬態(tài)耦合求解計算，收斂非常困難，難以獲得有用的分析結(jié)果；
CFD軟件與結(jié)構(gòu)軟件之間數(shù)據(jù)交互復雜、操作繁瑣，不利于工作繁重的工程技術(shù)人員快速學習和使用。
針對上述難點，Ansys基于葉輪機械專用流體仿真軟件CFX和結(jié)構(gòu)仿真軟件Mechanical推出了能高效、準確的分析和預測葉片顫振解決方案，該方案在求解效率、準確性和操作易用性等方面居于商業(yè)軟件前列，非常適用于實際葉輪機械產(chǎn)品的葉片顫振分析和預測。本文將針對葉片顫振分析，對流固雙向耦合解耦的方法進行著重介紹，更多受迫振動分析方法將在Ansys中國官方微信公眾號中陸續(xù)發(fā)布。
由于雙向流固耦合計算成本過高，不適用于工況點眾多的實際葉片顫振分析，需要將其解耦為單向流固耦合。解耦方式分為2種：
顫振分析，先進行FEM模態(tài)分析，模態(tài)分析結(jié)果作為流體瞬態(tài)分析的邊界條件計算氣體對振動的阻尼作用.
展開 CFD學習：氣動彈性顫振分析
在某些情況下，渦流脫落還會引起不穩(wěn)定的負載，從而導致正反饋回路引起顫振。
負反饋循環(huán)
結(jié)構(gòu)變形降低了氣動載荷，進一步減小了變形并導致氣動載荷降低，等等。
循環(huán)一直持續(xù)到飛機達到穩(wěn)定和控制為止。
氣動彈性顫振是由于正反饋回路而產(chǎn)生的，使飛行器陷入自激振動的循環(huán)。隨著每個循環(huán)的振動幅度增加，結(jié)構(gòu)失效的風險增加。這是由于振動幅度超過結(jié)構(gòu)限制的風險。
根據(jù)飛機的幾何形狀和氣流條件，顫振可能會以不同的速度發(fā)生，這使其成為一個主要的安全問題。因此，氣動彈性顫振分析在設(shè)計階段至關(guān)重要，可以預測產(chǎn)生的載荷和避免顫振問題所需的結(jié)構(gòu)完整性。
氣動彈性顫振分析：確定影響因素
氣動彈性顫振分析側(cè)重于預測和分析飛機的顫振行為及其對空氣動力學性能的影響。影響包括空氣動力載荷增加、飛機失控風險增加以及空氣動力效率降低等問題。各種分析、計算和實驗方法或它們的組合可用于在設(shè)計階段進行氣動彈性顫振分析，以獲得準確可靠的結(jié)果。
顫振分析需要識別一些關(guān)鍵組件。
顫振速度
顫振速度是振動的固有頻率與空氣動力載荷的頻率相等時空速的量度。這些頻率可以在不同的速度下識別，用于不同空氣動力學模型的顫振分析。該分析有助于確定易受顫振影響的理想飛機設(shè)計。否則，模型和仿真可用于確定優(yōu)化策略，以防止顫振并提高飛機安全性。
顫動模式
不同的顫振模式或振動模式會影響飛機的顫振體驗。
展開 
飛機設(shè)計師是如何解決復雜的顫振難題的？
顫振曾多次造成飛機墜落，許多飛行員因而喪生，飛機設(shè)計師們?yōu)榇嘶ㄙM了巨大的精力研究顫振現(xiàn)象。當今，顫振仍然是飛機設(shè)計必須要考慮的問題，對飛機設(shè)計至關(guān)重要。
▲無人機顫振解體
氣動彈性力學中，顫振是彈性體在氣流中發(fā)生的不穩(wěn)定振動現(xiàn)象。飛機顫振是作用在機翼、尾翼等結(jié)構(gòu)上的非定常空氣動力、慣性力以及彈性力耦合引起的振幅不衰減的自激振動。顫振屬于氣動彈性穩(wěn)定性問題，具有多種現(xiàn)象形態(tài)，就其空氣動力方面發(fā)生的原因而言，顫振問題可分為兩大類。第一類是發(fā)生在勢流中，流動分離和邊界層效應對顫振過程沒有重要影響，通常稱為經(jīng)典顫振。第二類是與流動分離和漩渦形成有直接關(guān)系，可稱為失速顫振。
20世紀70年代起，寬頻帶伺服控制系統(tǒng)開始應用于飛機。隨著現(xiàn)代飛機柔性的增大，飛機系統(tǒng)與飛行控制系統(tǒng)之間耦合變得不可忽略，飛機結(jié)構(gòu)彈性振動信號與剛體運動信號一起被傳感器接收，經(jīng)飛行控制系統(tǒng)處理后驅(qū)動舵面偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣動力變化激勵機體產(chǎn)生振動，也會影響飛機的顫振特性，這類現(xiàn)象可稱為氣動伺服彈性。
飛機一旦在空中發(fā)生顫振，會在極短的時間內(nèi)導致結(jié)構(gòu)毀滅性的破壞，飛行員幾乎沒有處置時間，因此飛機飛行包線內(nèi)不容許發(fā)生顫振現(xiàn)象，對于民用飛機來說，對顫振的要求更為苛刻，須通過大量的理論分析、風洞試驗、地面試驗以及顫振試飛來驗證飛機滿足適航條款的規(guī)定。
展開 比例閥滯環(huán)、顫振與PWM驅(qū)動
獨立PWM顫振：以高頻PWM（等幅脈寬調(diào)制）波作為載波，載波頻率較高，并在載波上疊加較低頻率的三角波。亦屬于獨立顫振。
寄生PWM顫振：直接以PWM波（50~500HZ）驅(qū)動產(chǎn)生的充放電波形（近似三角波）作為顫振來源（如下圖）。屬于寄生顫振，顫振的幅度不是獨立可調(diào)的。目前卓客US系列放大器采用的是寄生PWM顫振。
（PWM方波與電流曲線）
（不同電流值導致顫振幅度不恒定，這是寄生PWM顫振的缺點）
以上前兩種屬于獨立顫振，其特點是可以更加細致的調(diào)整顫振波形，并且顫振波形不會隨著控制電流的變化而發(fā)生改變。其減小滯環(huán)的效果更好。其缺點是成本較高，現(xiàn)場調(diào)整復雜（顫振頻率和幅度兩個參數(shù)需要調(diào)整）。
第三種寄生PWM顫振可以滿足大多數(shù)工程應用，現(xiàn)場調(diào)試簡單（只需要調(diào)整顫振頻率）。
展開 機翼的顫振問題!
顫振，彈性結(jié)構(gòu)在均勻氣（或液）流中受到空氣（或液體）動力、彈性力和慣性力（見達朗伯原理）的耦合作用而發(fā)生的大幅度振動，它是氣動彈性力學中最重要的問題之一。
飛行器、高層建筑和橋梁等結(jié)構(gòu)都可能發(fā)生顫振。顫振常導致災難性的結(jié)構(gòu)破壞，1940年美國的塔科馬海峽橋因顫振而倒塌就是一個例子。
顫振問題在飛行器中尤為突出。設(shè)計飛機時，首先通過結(jié)構(gòu)分析軟件在飛機的結(jié)構(gòu)有限元基礎(chǔ)上引進空氣動力載荷，通過計算分析得到飛機的顫振速度。然后在風洞中進行模型試驗以確認顫振臨界速度。飛機樣機生產(chǎn)出來后，還需進行實機的飛行顫振試驗，通過實驗要求后方能定型。
發(fā)生顫振的必要條件
結(jié)構(gòu)上的瞬時氣動力與彈性位移之間有位相差，因而使振動的結(jié)構(gòu)有可能從氣流中吸取能量而擴大振幅。
圖1為彎扭顫振中機翼吸取能量的示意圖，圖中以1/8振動周期為間隔描繪出機翼某一橫截面在一個振動周期內(nèi)的位移（包括彎曲位移和扭轉(zhuǎn)位移），并示意地表示出氣動力在彎曲位移上作的功。其中扭轉(zhuǎn)位移的位相就是氣動力的位相。
圖1a表示彎曲位移（即撓度）和氣動力同位相的情況，氣動力在一個周期內(nèi)對機翼作的正功和負功相互抵消；圖1b則表示氣動力落后于彎曲位移π/2的情況，由于氣動力總作正功，機翼不斷從氣流中吸取能量。
除了能量輸入外，還必須有一定的相對氣流速度才能發(fā)生顫振。在速度較低的情況下，結(jié)構(gòu)所吸取的能量會被阻尼消耗而不發(fā)生顫振，只有在速度超過某一值時，才會發(fā)生顫振。
若吸取的能量正好等于消耗的能量，則結(jié)構(gòu)維持等幅振動，與此狀態(tài)對應的速度稱為顫振臨界速度v（簡稱顫振速度）。當氣流速度跨越顫振速度時，振動開始發(fā)散。
展開 機翼的顫振問題概述
顫振，彈性結(jié)構(gòu)在均勻氣（或液）流中受到空氣（或液體）動力、彈性力和慣性力（見達朗伯原理）的耦合作用而發(fā)生的大幅度振動，它是氣動彈性力學中最重要的問題之一。
飛行器、高層建筑和橋梁等結(jié)構(gòu)都可能發(fā)生顫振。顫振常導致災難性的結(jié)構(gòu)破壞，1940年美國的塔科馬海峽橋因顫振而倒塌就是一個例子。
顫振問題在飛行器中尤為突出。設(shè)計飛機時，首先通過結(jié)構(gòu)分析軟件在飛機的結(jié)構(gòu)有限元基礎(chǔ)上引進空氣動力載荷，通過計算分析得到飛機的顫振速度。然后在風洞中進行模型試驗以確認顫振臨界速度。飛機樣機生產(chǎn)出來后，還需進行實機的飛行顫振試驗，通過實驗要求后方能定型。
發(fā)生顫振的必要條件
結(jié)構(gòu)上的瞬時氣動力與彈性位移之間有位相差，因而使振動的結(jié)構(gòu)有可能從氣流中吸取能量而擴大振幅。圖1為彎扭顫振中機翼吸取能量的示意圖，圖中以1/8振動周期為間隔描繪出機翼某一橫截面在一個振動周期內(nèi)的位移（包括彎曲位移和扭轉(zhuǎn)位移），并示意地表示出氣動力在彎曲位移上作的功。其中扭轉(zhuǎn)位移的位相就是氣動力的位相。圖1a表示彎曲位移（即撓度）和氣動力同位相的情況，氣動力在一個周期內(nèi)對機翼作的正功和負功相互抵消；圖1b則表示氣動力落后于彎曲位移π/2的情況，由于氣動力總作正功，機翼不斷從氣流中吸取能量。除了能量輸入外，還必須有一定的相對氣流速度才能發(fā)生顫振。在速度較低的情況下，結(jié)構(gòu)所吸取的能量會被阻尼消耗而不發(fā)生顫振，只有在速度超過某一值時，才會發(fā)生顫振。若吸取的能量正好等于消耗的能量，則結(jié)構(gòu)維持等幅振動，與此狀態(tài)對應的速度稱為顫振臨界速度v（簡稱顫振速度）。當氣流速度跨越顫振速度時，振動開始發(fā)散。
展開 無人機葉片顫振的詳細介紹及流固耦合仿真分析講解（含105講視頻教程）
什么是無人機葉片的顫振
葉片顫振屬于流體誘發(fā)振動現(xiàn)象，是葉片振動的一種形式。具體而言，彈性體的葉片在氣動力作用下形成的氣彈耦合的自激振動，稱為顫振。隨著無人機葉片性能的不斷提高，氣動極限負荷增大，葉片往往設(shè)計得薄而長，剛性下降，這導致葉片顫振發(fā)作的幾率增多。
無人機葉片顫振的影響
葉片顫振一旦發(fā)作，會產(chǎn)生大振幅的劇烈振動，這種振動對葉片的影響主要有以下幾個方面：
疲勞損壞：大振幅的振動會使葉片在短時間內(nèi)裂斷，這是葉片顫振最直接也是最嚴重的后果。顫振疲勞雖然發(fā)生的頻率可能不高，但其危害性極大。
性能下降：顫振會影響葉片的正常工作狀態(tài)，導致機械的整體性能下降，甚至可能引發(fā)更嚴重的故障。
安全隱患：葉片顫振可能引發(fā)嚴重的安全事故，對人員和財產(chǎn)造成巨大損失。
無人機葉片顫振的仿真方法
葉片顫振的仿真分析是理解和預測葉片顫振行為的重要手段，主要包括以下幾種方法：
瞬態(tài)動力學分析：瞬態(tài)動力學分析是研究葉片顫振機理和發(fā)展過程的基礎(chǔ)。通過分析葉片在氣動力和慣性力作用下的瞬態(tài)響應，可以揭示顫振的產(chǎn)生和發(fā)展過程。將葉片流場的瞬態(tài)仿真與葉片結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)仿真進行耦合，通過迭代計算得到葉片的顫振響應。
模態(tài)分析：模態(tài)分析是獲取葉片固有頻率和振型的重要手段。通過模態(tài)分析，可以了解葉片在不同頻率下的振動特性，為顫振分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在顫振分析中，模態(tài)分析通常用于驗證流體與結(jié)構(gòu)耦合的合理性，并作為諧響應分析的基礎(chǔ)。
諧響應分析：諧響應分析是研究葉片在正弦激勵下的振動響應。通過諧響應分析，可以預測葉片在特定頻率下的振動幅值，從而評估葉片的顫振風險。在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上，設(shè)置位移或載荷幅值及掃頻范圍，計算得到葉片結(jié)構(gòu)的幅頻圖，從而分析葉片的顫振特性。
雙向流固耦合分析：雙向流固耦合分析是一種將流體與固體模塊相互迭代傳遞數(shù)據(jù)的耦合方法。
展開 葉輪機械專題 | 如何高效準確地進行葉片顫振分析預測？
Ansys軟件基于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的單向耦合解耦方法，將復雜的流固耦合問題簡化為切實可行的葉片顫振分析工程解決方案；采用業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的諧波平衡瞬態(tài)流場分析方法，大大提升了葉片顫振分析過程中瞬態(tài)求解的速度；基于能量法的阻尼系數(shù)正負，準確明晰的判斷葉片設(shè)計是否發(fā)生顫振，為用戶產(chǎn)品設(shè)計提供直接有效的指導。
在Ansys Workbench集成平臺下，工程師可快速、便捷的調(diào)用CFX、Mechanical等模塊進行葉片顫振分析、預測、設(shè)計改進和數(shù)據(jù)存儲。Ansys軟件將助力用戶實現(xiàn)準確高效的葉片顫振分析和預測！
來源于：Ansys
展開 設(shè)計仿真 | MSC Nastran帶預載荷的顫振分析
在氣動彈性分析方面，MSC Nastran具備靜氣彈、顫振、氣彈動響應、氣彈優(yōu)化分析等多種功能，也支持考慮熱載荷、伺服等條件下的氣動彈性問題，請參考[1]。
本片內(nèi)容主要是介紹帶有預載荷的顫振分析方法，主要包括兩類：
● 方法一：SOL106（或者SOL 153等求解序列）+SOL 145重啟動
● 方法二：SOL 400（2024.2新功能）
方法一
在之前的版本中，對于帶有預載荷的顫振分析（也包括熱載荷條件），均是采用SOL 106 +SOL 145重啟動的方式進行（熱載荷條件下的顫振分析則采用SOL 153+SOL145重啟動進行分析）。其中SOL 106用于預載荷的加載，而SOL 145用于在完成加載、得到更新后的結(jié)構(gòu)剛度之后，完成顫振分析。
下圖是一個簡單的機翼模型（基于氣彈手冊中HA145E修改），其預載荷為右側(cè)弦向中央的一個Z向10N的載荷。
圖1 結(jié)構(gòu)模型
圖2 SOL 106的計算模型
上圖為SOL 106計算模型的局部。此模型與常規(guī)分析沒有區(qū)別。用戶需要注意在提交計算時輸出“scr=no”以保留計算模型數(shù)據(jù)庫文件。
圖3 提交計算
下圖為重啟動分析采用SOL 145計算模型文件。這部分計算與常規(guī)的顫振分析模型設(shè)置基本一致，主要區(qū)別有三點：
● 在bdf文件最初需要加入重啟動命令，引用SOL 106計算得到的數(shù)據(jù)庫文件；
● 注意使用NLOOP參數(shù)，確定重啟動所基于的前面非線性計算的迭代步驟，由于本例中SOL 106計算共有10步（見圖2藍色箭頭所指向的參數(shù)），因此在下圖第12行這里需要使用10。如果用戶希望計算加載過程中某個狀態(tài)的顫振穩(wěn)定性，則可以改為其它數(shù)據(jù)。
展開 
大型滅火/水上救援水陸兩棲飛機全機模型顫振風洞試驗順利完成
大型滅火/水上救援水陸兩棲飛機全機模型顫振風洞試驗順利完成
2023-07-04 10:27:39
近日，大型滅火/水上救援水陸兩棲飛機(AG600)全機模型顫振風洞試驗在 FL-13 風洞順利完成。本期試驗由中航通飛華南飛機工業(yè)有限公司提出,試驗目的是測定顫振臨界速度和顫振頻率，為飛機顫振特性分析提供試驗數(shù)據(jù)支持,驗證顫振計算方法的有效性。
模型安裝后測得的模態(tài)頻率與地面共振試驗吻合良好，試驗工作得到了適航審定中心的全面認可，順利通過了試驗制造符合性檢查。
本期試驗是AG600飛機首次全機顫振試驗，整個試驗過程順利，為后續(xù) AG600飛機顫振試飛以及飛行包線外擴提供了重要的試驗數(shù)據(jù)支撐。
展開 共振、渦振、顫振、抖振、喘振、馳振、渦街都是什么意思？
03 顫振
顫振指的是在氣動力的作用下，由于結(jié)構(gòu)本身具有彈性和慣性，流動與結(jié)構(gòu)互相耦合作用而發(fā)生的一種自激振動現(xiàn)象。
抖振通常指的是由于流動本身存在分離、激波附面層干擾等非定常特性，導致加載在彈性結(jié)構(gòu)上的氣動力呈現(xiàn)周期性而造成的結(jié)構(gòu)強迫響應。也就是說在傳統(tǒng)定義下，經(jīng)典顫振是一種自激振動。
除此之外，還有大攻角下的失速顫振現(xiàn)象，有的學者認為這類存在強分離條件的結(jié)構(gòu)振動是顫振與抖振共存的。
顫振的英語是flutter。
04 抖振
抖振在飛機中是指，在分離氣流或尾流激勵下發(fā)生的飛機部件按結(jié)構(gòu)自然頻率的振動。抖振的最主要例子是飛機的尾翼抖振。
當尾翼處于機翼、機翼——機身接合部或其他部件的尾流中時，尾流中的擾動迫使尾翼作強烈的振動。
在飛機作大迎角飛行時，特別容易發(fā)生尾翼抖振，在歷史上曾造成嚴重事故。
展開 NASTRAN FLDS顫振建模和分析流程 ￥28.8
簡單平板顫振案例，利用FLDS進行顫振分析建模和設(shè)置，利用nastran sol145進行顫振分析求解和后處理。
Ansys葉片顫振仿真分析流程
案例概述
? 顫振分析對于確定壓氣機/渦輪葉片安全工作范圍意義重大，Ansys Fluent 2022R1已具備葉片顫振(Blade Flutter)仿真功能
? 本案例以Rotor67壓氣機葉片為例，介紹了基于Fluent進行葉片顫振分析的基本流程，包括：幾何前處理、網(wǎng)格劃分、計算設(shè)置、求解及后處理
? 模態(tài)結(jié)果文件由Ansys Mechanical計算得到，具體可參考流體大本營葉片顫振相關(guān)仿真資料，本案例不做具體解釋
? 本案例僅作為仿真流程演示說明案例，未與相關(guān)試驗數(shù)據(jù)進行比對
考慮氣彈問題時壓氣機氣動特性線安全裕度范圍
幾何前處理
本案例以NASA Rotor67跨音壓氣機葉片為例
‐整周葉片數(shù)22
‐設(shè)計轉(zhuǎn)速16043RPM
‐設(shè)計流量34.07kg/s，單葉片通道流量約1.54kg/s
‐模態(tài)Mode取1階彎曲模態(tài)輸出結(jié)果
‐節(jié)徑Nodal Diameter取0
NASA Rotor67 跨音壓氣機葉片
具體步驟
-將單通道葉片流體域幾何導入SCDM
-依次為進口、出口、輪轂、機匣和旋轉(zhuǎn)周期交界面進行命名，相關(guān)命名方式同一般葉輪機仿真規(guī)則
-該模型未設(shè)置葉尖間隙，如葉片帶有葉尖間隙則需對葉尖面進行單獨命名方便后續(xù)網(wǎng)格加密
-基于TurboGrid生成的帶有葉尖間隙的網(wǎng)格暫時不支持在Fluent中進行
Rotor67葉片單通道流體域幾何
Fluent Meshing網(wǎng)格劃分
? 在Workbench中將Geometry拖曳到Fluent模塊的Mesh單元
? 雙擊Mesh打開Fluent Meshing網(wǎng)格劃分界面
‐導入幾何
‐葉片局部網(wǎng)格加密
‐生成面網(wǎng)格
‐設(shè)置進出口邊界條件，設(shè)置周期對稱邊界面網(wǎng)格
‐定義流體域
‐設(shè)置邊界層網(wǎng)格
‐生成體網(wǎng)格(網(wǎng)格總數(shù)約80萬)
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