Luận án Tiến sĩ Cơ học kỹ thuật: Phân tích đáp ứng của profile cánh máy bay theo cách tiếp cận đối ngẫu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ<br /> --o0o- <br />  <br /> NGUYỄN MINH TRIẾT <br /> <br /> PHÂN TÍCH ĐÁP ỨNG<br /> CỦA PROFILE CÁNH MÁY BAY<br /> THEO CÁCH TIẾP CẬN ĐỐI NGẪU<br /> <br /> Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật<br /> Mã số: 62 52 01 01<br /> <br /> LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC KỸ THUẬT<br /> <br /> NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC<br /> 1. GS.TSKH Nguyễn Đông Anh<br /> 2. PGS.TS Phạm Mạnh Thắng<br />  <br />  <br /> HÀ NỘI - 2017 <br /> <br /> II<br /> <br />  <br /> <br /> LỜI CẢM ƠN<br />  <br /> Tôi  xin  bày  tỏ  lời  cảm  ơn  sâu  sắc  tới  các  thầy  hướng  dẫn  khoa  học  là <br /> GS.TSKH. Nguyễn Đông Anh và PGS.TS. Phạm Mạnh Thắng, các thầy đã trực tiếp <br /> hướng dẫn tận tình và giúp tôi hoàn thành luận án này. <br /> Tôi cũng chân thành cảm ơn các nhà khoa học và các cán bộ của khoa Cơ học kỹ <br /> thuật & Tự động hóa, trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, và Viện <br /> Cơ học, Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam, đã tạo điều kiện thuận lợi, <br /> giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu tại đây. <br /> Hà Nội, ngày … tháng … năm 2017<br />  <br />  <br />  <br /> Nguyễn Minh Triết <br /> <br />   <br />  <br /> <br />  <br /> <br /> III <br /> <br />  <br /> <br /> LỜI CAM ĐOAN<br />  <br /> Tôi  xin  cam đoan đây  là  công  trình nghiên  cứu  của riêng tôi.  Các  số liệu,  kết <br /> quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công <br /> trình nào khác.  <br /> Hà Nội, ngày<br />  <br /> <br /> tháng<br /> <br /> năm 2017<br /> <br /> Tác giả luận án <br /> <br />  <br /> <br />  <br />  <br />  <br /> <br />  <br /> <br />  <br /> <br />     Nguyễn Minh Triết <br /> <br />  <br /> <br /> IV<br /> MỤC LỤC<br /> <br /> LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ II  <br /> LỜI CAM ĐOAN .....................................................................................................  III  <br /> MỤC LỤC ................................................................................................................  IV  <br /> DANH MỤC MỘT SỐ KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ........................................... VI  <br /> DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ  .........................................................................  VIII  <br /> DANH MỤC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ KHỐI .................................................................... IX <br /> MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 <br /> 1. Tính cấp thiết của đề tài ....................................................................................... 1 <br /> 2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................ 2 <br /> 3. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................... 3 <br /> 4. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 3 <br /> 4.1. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 3 <br /> 4.2. Hướng giải quyết .......................................................................................... 3 <br /> 4.3. Kết quả dự kiến ............................................................................................ 3 <br /> 5. Cấu trúc của luận án ............................................................................................ 4 <br /> CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN PHÂN TÍCH ĐÁP ỨNG CỦA THIẾT <br /> DIỆN CÁNH ............................................................................................................... 7 <br /> 1.1. Khái niệm cơ bản về khí đàn hồi ....................................................................... 7 <br /> 1.2. Các nghiên cứu đáp ứng của thiết diện cánh ..................................................... 8 <br /> 1.3. Thiết diện cánh phi tuyến ................................................................................ 13 <br /> 1.4. Một số nghiên cứu liên quan ở trong nước ...................................................... 16 <br /> 1.5. Cách tiếp cận đối ngẫu .................................................................................... 18 <br /> 1.6. Vấn đề nghiên cứu của luận án ....................................................................... 19 <br /> Kết luận chương 1...................................................................................................... 20 <br /> CHƯƠNG  2.  MÔ  HÌNH  CƠ  HỌC  CỦA  THIẾT  DIỆN  CÁNH  CHUYỂN  ĐỘNG <br /> TRONG DÒNG KHÍ ................................................................................................. 21 <br /> 2.1. Lực khí động dừng và tựa dừng ...................................................................... 21 <br /> 2.1.1. Lực khí động dừng .................................................................................. 21 <br /> 2.1.2. Lực khí động tựa dừng ............................................................................. 25 <br /> 2.2. Phương trình chuyển động của thiết diện cánh ................................................ 28 <br /> 2.3. Hiện tượng flutter ........................................................................................... 30 <br /> 2.3.1. Hiện tượng mất ổn định 1 bậc tự do ......................................................... 30 <br /> 2.3.2. Hiện tượng mất ổn định 2 bậc tự do ......................................................... 32 <br /> 2.4. Tính toán vận tốc flutter trong hệ tuyến tính ................................................... 34 <br /> 2.4.1. Hệ tự dao động tổng quát ......................................................................... 34 <br /> 2.4.2. Thiết diện cánh 2 chiều có điều khiển PID ............................................... 36 <br /> <br />  <br /> <br />  <br /> <br /> V<br /> <br /> 2.5. Tính toán thiết diện cánh bằng phương pháp CFD .......................................... 37 <br /> 2.5.1. Mô phỏng khí động lực trên mô hình cánh máy bay ................................ 38 <br /> 2.5.2. Tối ưu hình dạng khí động sử dụng phương pháp SQP ............................ 45 <br /> 2.5.3. Mô phỏng CFD trên cánh máy bay với các góc tới lớn ............................ 53 <br /> Kết luận chương 2...................................................................................................... 61 <br /> CHƯƠNG 3. PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT ĐỐI NGẪU CHO BÀI TOÁN DAO ĐỘNG <br /> PHI TUYẾN .............................................................................................................. 62 <br /> 3.1. Phương pháp tuyến tính hóa tương đương ....................................................... 62 <br /> 3.1.1. Tiêu chuẩn tương đương kinh điển .......................................................... 63 <br /> 3.1.2. Tiêu chuẩn sai số thế năng ....................................................................... 64 <br /> 3.1.3 Tiêu chuẩn tương đương điều chỉnh .......................................................... 65 <br /> 3.2 Tiêu chuẩn đối ngẫu có trọng số ...................................................................... 66 <br /> 3.3. Những cải tiến của phương pháp đối ngẫu có trọng số .................................... 68 <br /> 3.3.1. Cải tiến 1 ................................................................................................. 68 <br /> 3.3.2. Cải tiến 2 ................................................................................................. 69 <br /> 3.3.3. Cải tiến 3 ................................................................................................. 69 <br /> 3.4 Áp dụng cho dao động tự do của hệ phi tuyến dạng Duffing bậc cao ............... 70 <br /> 3.5. Áp dụng cho dao động ngẫu nhiên .................................................................. 73 <br /> CHƯƠNG  4.  ÁP  DỤNG  KỸ  THUẬT  TUYẾN  TÍNH  HÓA  ĐỐI  NGẪU  CHO  BÀI <br /> TOÁN PHÂN TÍCH ĐÁP ỨNG PHI TUYẾN CỦA THIẾT DIỆN CÁNH ............... 76 <br /> 4.1. Mô hình thiết diện cánh .................................................................................. 76 <br /> 4.2. Phương trình xác định vận tốc tới hạn ............................................................. 79 <br /> 4.3. Áp dụng kỹ thuật tuyến tính hóa đối ngẫu ....................................................... 81 <br /> 4.4. Các ví dụ và tính toán bằng phương trình vi phân ........................................... 84 <br /> 4.4.1. Số liệu đầu vào ........................................................................................ 84 <br /> 4.4.2. Tìm vận tốc tới hạn bằng phương pháp số................................................ 87 <br /> 4.5. Kết quả tính toán với ví dụ 1 ........................................................................... 89 <br /> 4.6. Kết quả tính toán với ví dụ 2 ........................................................................... 90 <br /> 4.7. Kết quả tính toán với ví dụ 3 ........................................................................... 92 <br /> 4.8. Kết quả tính toán với ví dụ 4 ........................................................................... 94 <br /> 4.9. Kết quả tính toán với ví dụ 5 ........................................................................... 97 <br /> Kết luận chương 4.................................................................................................... 100 <br /> KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 102 <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 107 <br /> PHỤ LỤC ................................................................................................................ 116 <br /> <br />  <br /> <br />