مدلسازی و تحلیل فلاتر یک بال جعبه‌ای سه بعدی با استفاده از مدل آیرودینامیک ناپایای واگنر

Abstract

در این مقاله با استفاده از یک روش نیمه تحلیلی، رفتار آیروالاستیک یک نمونه بال جعبه‌ای سه بعدی مدلسازی و تحلیل شده است. ساختار بال جعبه‌ای شامل دو بال جلو و عقب بوده که توسط یک بالچه در انتها به یکدیگر متصل شده‌اند. هر یک از بال‌های جلو و عقب بصورت یک تیر با تغییر شکل خمشی و پیچشی در نظر گرفته شده است. به منظور مدلسازی اثر بالچه از دو فنر طولی و پیچشی استفاده شده است. استخراج معادلات حرکت با استفاده از اصل هامیلتون انجام شده و جهت مدلسازی نیروهای آیرودینامیکی از مدل ناپایای واگنر استفاده شده است. همچنین جهت تبدیل معادلات حاکم که از نوع معادلات دیفرانسیل پاره‌ای-انتگرالی بوده، به معادلات دیفرانسیل معمولی، از روش مودهای فرضی استفاده شده است. اعتبارسنجی با استفاده از نرم‌افزار NASTRAN انجام شده است. نتایج حاصل از این مقایسه نشان‌دهنده دقت مناسب مدلسازی می‌باشد. اثرات تغییر پارامترهای طراحی نظیر زاویه عقبگرد، میزان صلبیت بالچه و نیز طول وتر بالها بر فلاتر بال جعبه‌ای مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که افزایش همزمان زاویه عقبگرد در بال جلو و عقب باعث افزایش پایداری سیستم می‌شود. همچنین افزایش سفتی پیچشی بالچه موجب افزایش سرعت فلاتر می‌شود در حالی که افزایش سفتی طولی بالچه باعث کاهش سرعت فلاتر می-گردد. علاوه بر این با افزایش نسبت وتر بال جلو به بال عقب، سرعت فلاتر افزایش یافته است.