高等气动弹性力学与控制PDF电子书下载

第1章 非定常空气动力学基础 1

1.1 攻角阶跃变化产生的非定常气动力 1

1.2 二元机翼简谐运动下的非定常气动力 2

1.2.1 两自由度二元机翼简谐运动下的非定常气动力 3

1.2.2 三自由度二元机翼简谐运动下的非定常气动力 8

1.3 二元机翼任意运动下的非定常气动力 10

1.3.1 获得任意运动非定常气动力的基本思想 10

1.3.2 Wagner函数 11

1.3.3 二元机翼任意运动下的非定常气动力 13

1.4 细长体的非定常气动力 14

1.5 基于超音速活塞理论的非定常气动力 16

1.5.1 Lighthill的经典活塞理论 16

1.5.2 其他气动力模型 19

1.6 Lighthill超音速活塞理论的应用 20

参考文献 24

第2章 基于偶极子网格法的非定常空气动力计算 25

2.1 奇异积分方程及核函数的计算 25

2.1.1 奇异积分方程 25

2.1.2 核函数的表达式 27

2.1.3 核函数K1中积分I1的计算 29

2.1.4 核函数K2中积分I2的计算 29

2.2 空气动力影响系数的定常和非定常部分 30

2.2.1 空气动力影响系数 30

2.2.2 空气动力影响系数的定常和非定常部分 31

2.3 空气动力影响系数非定常部分的计算 32

2.3.1 增量核函数分子的二次多项式近似 32

2.3.2 积分Jlij和J2ij的解析表达式 34

2.3.3 空气动力影响系数非定常部分D1ij和D2ij的表达式 35

2.3.4 计算过程中对奇异性的处理 36

2.4 空气动力影响系数定常部分的计算 37

2.5 边界条件与非定常气动力计算 39

2.5.1 非定常气动力计算 39

2.5.2 边界条件 40

2.6 计算高频气动力的偶极子网格法 43

2.7 偶极子网格气动模型的考核算例 47

参考文献 51

第3章 结构与气动模型之间的位移插值和力等效 53

3.1 结构与气动模型之间的数据传递 53

3.2 无限板样条方法 56

3.3 薄板样条方法 60

3.4 梁样条方法 63

3.5 刚性连接法与总体样条矩阵 71

参考文献 72

第4章 飞行器静气动弹性分析 73

4.1 物理空间下的静气动弹性配平方程 73

4.2 弹性和刚性气动导数计算 77

4.3 模态空间下的静气动弹性配平方程 79

4.4 发散动压计算与配平分析 81

4.4.1 发散动压计算 81

4.4.2 静气动弹性配平 82

参考文献 83

第5章 线性颤振计算方法 84

5.1 动气动弹性支配方程的一般形式 84

5.1.1 结构模型与气动模型的耦合 84

5.1.2 动气动弹性方程的建立 87

5.1.3 模态空气动力矩阵的简化表达 87

5.2 颤振计算的U-g法 89

5.3 颤振计算的p-k法 90

5.4 颤振计算的分段二次函数法 92

5.5 颤振计算中的模态跟踪技术 95

参考文献 97

第6章 线性颤振分析算例 98

6.1 基于Theodorsen气动模型的颤振计算 98

6.2 基于亚音速偶极子网格气动模型的颤振计算 102

6.3 基于超音速活塞气动力模型的翼面颤振计算 107

6.3.1 活塞理论应用于翼面时的气动力表达式 107

6.3.2 翼面的颤振方程 108

6.3.3 颤振计算中的数值积分 109

6.3.4 固有振型在积分点处的值及斜率的计算 111

6.3.5 颤振形态的计算 114

6.3.6 后掠翼的超音速颤振算例 115

6.4 基于超音速活塞气动力模型的壁板颤振计算 117

6.4.1 零气流偏角下壁板的颤振方程 117

6.4.2 非零气流偏角下壁板的颤振方程 120

6.4.3 四边简支板的超音速颤振算例 122

参考文献 125

第7章 基于CFD的非定常气动力降阶模型及其应用 126

7.1 基于CFD的非定常气动力降阶建模方法简述 126

7.2 基于CFD的非定常气动力非线性降阶建模 127

7.2.1 多输入多输出非线性降阶模型 128

7.2.2 跨音速气动弹性系统的时域建模 129

7.2.3 气动力非线性降阶建模及应用的数值仿真 131

7.3 基于代理技术的多马赫数气动力降阶模型 134

7.3.1 基于代理技术的气动力降阶模型 135

7.3.2 多马赫数气动力降阶建模的数值仿真 136

7.4 多操纵面弹性机翼非定常空气动力的降阶建模 139

参考文献 145

第8章 突风干扰下的气动弹性响应计算 148

8.1 基本假设和突风的定义 148

8.1.1 基本假设 148

8.1.2 离散突风 149

8.1.3 连续突风 150

8.2 突风干扰下的气动弹性方程 152

8.2.1 谐和突风 152

8.2.2 计入突风影响的气动弹性方程 153

8.3 突风响应的计算方法 156

8.3.1 离散突风响应的频域计算方法 156

8.3.2 离散突风响应的时域计算方法 158

8.3.3 连续突风激励下的响应 160

8.4 内载荷的计算方法 160

8.4.1 模态位移法 160

8.4.2 力求和法 161

8.4.3 内载荷的功率谱密度 162

8.5 多突风区域下气动弹性系统的状态方程 163

8.5.1 多突风区域 163

8.5.2 两输入状态方程 164

8.5.3 单输入状态方程 167

8.6 连续突风干扰下气动弹性系统的状态方程 168

8.7 连续突风的数值模拟 171

8.7.1 连续突风PSD及突风滤波器总结 171

8.7.2 连续突风的数值模拟 174

8.8 离散和连续突风响应算例 176

8.8.1 BAH机翼的突风响应计算 176

8.8.2 运输机的突风响应计算 181

参考文献 185

第9章 弹性飞机的突风载荷减缓控制 187

9.1 突风载荷减缓控制研究进展概述 187

9.2 开环气动伺服弹性方程 190

9.2.1 气动弹性状态方程 190

9.2.2 输出方程 193

9.2.3 作动器模型 194

9.2.4 开环状态方程 195

9.2.5 铰链力矩 195

9.3 突风干扰下的开环气动伺服弹性方程 197

9.3.1 气动弹性状态方程 197

9.3.2 输出方程 200

9.3.3 开环状态方程 201

9.4 基于模型预测控制的突风载荷减缓 202

9.4.1 模型预测控制的基本原理 202

9.4.2 基于模型预测控制的突风载荷减缓 203

9.4.3 突风载荷减缓的数值仿真结果 209

参考文献 211

第10章 机翼颤振主动抑制仿真及风洞实验 213

10.1 计入时滞的机翼颤振主动抑制 213

10.1.1 状态方程离散化及无时滞化 213

10.1.2 线性二次规划设计 215

10.1.3 卡尔曼观测器设计 217

10.1.4 数值仿真算例 217

10.2 机翼颤振主动抑制风洞实验平台设计 226

10.2.1 数据采集与滤波 227

10.2.2 颤振主动抑制控制器实验实现 227

10.2.3 作动器伺服跟踪 228

10.2.4 风洞模型开环测试实验 230

10.3 基于极点配置的机翼颤振主动抑制风洞实验 232

10.3.1 基于极点配置的控制律设计 232

10.3.2 鲁棒稳定性分析及闭环仿真 234

10.3.3 风洞实验 235

10.4 计入时滞的机翼颤振主动抑制风洞实验 237

10.4.1 计入时滞的最优控制律设计 237

10.4.2 数值仿真 239

10.4.3 风洞实验 240

参考文献 243