研究超声速气流作用下复合材料层合板的气动弹性失稳问题,通过求解气动弹性特性的广义特征值问题进行分析。通常通过计算不同来流速度下层合结构的固有频率,得到层合板在气流作用下的临界失稳速度,这是由于层合结构刚度减小,导致结构失稳。应根据复合材料壁板所处的力学环境合理设计结构参数,避免在气流作用下出现结构失稳问题。活塞理论最初由Lighthill在Hayes对Tsien高超声速相似理论的扩展基础上发展起来。在壁板颤振研究中,为了更好地模拟实际的气动变化过程,许多研究者提出了各种气动计算模型,但这些气动模型的不足之处在于考虑了较为复杂的边界条件,因此方程的求解过程相当复杂。在结构力学的框架下,利用二维模型,利用活塞理论推导了能够预报超声速范围内先进结构壁板颤振的精细气动弹性模型。活塞理论被广泛应用于许多气动模型,它提供了体表某点处表面下洗流与气动压力之间的准定常点函数关系。这使得活塞理论成为一种计算成本低廉的空气动力学模型。在本论文中,CUF工具的高效性允许推导任意阶模型,Carrera统一公式允许使用紧凑统一的公式推导任何模型。强形式解和提出的CUF模型的有限元近似。本文推导了二维模型的FEM特征矩阵,基本核允许使用自动程序推导矩阵。有限元法(FEM)由于其多功能性和数值效率而仍然值得关注。已经解决了力学的各种问题,包括静态,自由振动和动态响应问题。通过求解气动弹性特性的广义特征值问题对其进行分析,并考虑了许多参数来研究它们对颤振边界的影响。关键词:有限元方法、活塞理论、气动弹性不稳定性、气动弹性、Carrera 统一公式、超音速、复合层压板。
表 4:开发和部署原型高超音速武器系统面临的技术挑战及相关缓解措施 17 表 5:开发和部署高超音速武器的进度挑战及国防部相关说明 19 表 6:开发和部署高超音速武器的成本估算挑战及相关缓解措施 21 表 7:开发和制造高超音速武器及相关缓解措施面临的人力资本和工业基础挑战 23 表 8:开发和部署高超音速武器及相关缓解措施面临的飞行和地面测试挑战 25 表 9:参与高超音速武器相关技术开发的美国政府机构 30 表 10:国防部高超音速发展主要协调机制 32 表 11:美国高超音速武器发展情况总结武器原型 46
第 3 阶段 - 社区响应测试准备 2020-24,执行 2024-26 • 飞机运营和支持、部署 • 地面测量能力 • 地勤人员操作 • 噪声暴露设计 • 社区响应调查 • 数据分析和数据库交付
Jury : Prof. Grigorios Dimitriadis, University of Liège (adviser) Prof. Vincent E. Terrrapon, University of Liège (co-adviser) Prof. Koen Hillewaert, University of Liège (president) Dr. Romain Boman, University of Liège Prof. Laurent Joly, ISAE-SUPAERO Dr. Carlos Breviglieri, Embraer S.A. A.S. 博士Marco Carini, ONERA
评审团:Prof.列日大学 Grigorios Dimitriadis 教授(顾问);列日大学 Vincent E. Terrrapon 教授(联合顾问);列日大学 Koen Hillewaert 博士(校长);列日大学 Romain Boman 教授。 Laurent Joly 博士,ISAIAH-SUPERIOR卡洛斯·布雷维格里尼(Carlos Breviglieri),巴西航空工业公司A.S. 博士马可·卡里尼(Marco Carini),ONERA
1942 年至 1944 年间,美国陆军使用前卡迪斯湖音速轰炸目标 #3 作为加利福尼亚亚利桑那机动区的一部分,对部队进行沙漠环境适应训练,并测试在恶劣条件下使用的设备。1946 年至 1948 年间,这片土地还被驻扎在三月机场的第四航空队用作轰炸练习目标。通过历史数据调查和现场考察,前加的斯湖音速轰炸目标#3的某个区域已被确定为可能存在潜在爆炸危险的区域。已知或怀疑用于目标的弹药包括大口径弹药、带有炸药的练习炸弹、练习地雷和小型武器弹药。
空气通过一个空气动力学设计的风管(锥体)进入隧道,该风管可线性加速空气。然后,空气进入工作区,穿过格栅,然后通过扩散器,最后进入变速轴流风扇。格栅可保护风扇免受松散物体的损坏。空气离开风扇,通过消音器,然后返回大气。
气溶胶沉积 (AD) 可通过气流中的粒子沉积形成致密涂层;在 AD 中,气溶胶通过收敛-发散喷嘴,以超音速粒子速度促进惯性粒子撞击所需基材。与热喷涂方法不同,AD 可以在接近室温下应用;与冷喷涂不同,在 AD 中,气溶胶通常在喷嘴上游处于大气压下。尽管之前已成功演示了 AD,但与 AD 系统中粒子运动相关的许多方面仍不太清楚。在这项工作中,我们模拟了具有平面基材的狭缝型收敛-发散喷嘴的典型 AD 工作条件下的可压缩流场分布和粒子轨迹。在检查流体流动分布时,我们发现速度和压力分布以及冲击结构对喷嘴的上游和下游工作压力很敏感。这些最终会影响粒子撞击速度。重要的是,在 AD 中,粒子阻力状态是动态的;粒子克努森数和马赫数都可以相差几个数量级。为了辅助粒子轨迹模拟,我们训练了一个神经网络,根据现有实验数据、理论极限和新的直接模拟蒙特卡罗 (DMSC) 结果预测粒子上的阻力。基于神经网络的阻力定律取决于马赫数和克努森数,与 DSMC 模拟数据相比,其一致性比预先存在的相关性更好。借助该定律,粒子轨迹模拟结果表明,对于给定的粒子密度,存在一个最佳粒子直径,以最大化粒子撞击速度。我们还发现,在 AD 中,粒子会经历与尺寸相关的惯性聚焦,即存在一个特定的粒子直径,其中粒子沉积线宽最小。小于此直径的粒子聚焦不足,大于此直径的粒子聚焦过度,因此在两种情况下都有较大的沉积线宽。使用轨迹模拟,我们还开发了一个框架,可用于评估喷嘴上游任何气溶胶尺寸分布函数的位置相关质量、动量和动能通量到沉积基质的通量。结果表明,对于实验室可达到的典型气溶胶浓度,动能通量可以接近在具有相变的对流传热中通常观察到的量级,因此 AD 中的平动能到热能的传递可能是形成致密涂层的关键因素。关键词:气溶胶沉积;收敛-发散喷嘴,惯性聚焦;惯性撞击;直接模拟蒙特卡罗
