亞音速壁板穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著高速列車運行速度的提高,列車車身蒙皮和車窗等壁板系統(tǒng)在氣動力作用下的穩(wěn)定性問題越來越受到人們的重視。對于高速列車中的壁板結構,按照高速列車的運行速度推算,馬赫數大約在0.3左右,基本上處于低亞音速范圍。本文以此為研究背景,建立了亞音速流作用下的壁板模型,采用微分求積法(簡稱DQM)將氣動力作用下的壁板控制方程離散為常微分方程組,通過MATLAB編程來進行數值計算,結合特征值分析方法對壁板系統(tǒng)的失穩(wěn)特征進行了判斷。主要的研究內容如下:

2、
　　 1、采用基于不可壓縮的勢流理論推導出的亞音速氣動力公式,將其進行簡化處理后加入到兩端為彈性支承的二維壁板控制方程之中。采用DQM法對連續(xù)型方程進行離散化處理,并用特征值方法分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。結果表明,兩端彈性支承的二維壁板會出現顫振失穩(wěn)；顫振臨界動壓與邊界彈簧剛度、質量比相關。
　　 2、分析了四邊簡支的三維壁板在有偏角的亞音速氣流作用下的穩(wěn)定性。推導了有偏角的亞音速氣動力公式,并將其與壁板控制方程耦合,采用微

3、分求積法對耦合方程進行離散,然后采用特征值分析方法判定了系統(tǒng)的失穩(wěn)為屈曲失穩(wěn)。計算了來流角度、面內內力、長寬比、質量比等系統(tǒng)參數與臨界屈曲動壓之間的變化關系。
　　 3、對四邊彈性支承以及邊界為彈性阻尼支承的三維壁板在有偏角的亞音速氣流作用下的穩(wěn)定性問題進行了研究。在處理阻尼約束時,采用了類似δ方法的處理方式,將阻尼施加在內部網格點的最外層。計算和判斷了系統(tǒng)的失穩(wěn)形式為顫振失穩(wěn),并分析了顫振失穩(wěn)動壓與邊界彈簧、阻尼、來流偏角等系