不同材质气动探针跨音速流场内形变及模态分析
Deformation and Modal Analysis of Pneumatic Probes with Different Materials in Transonic Flow
DOI: 10.12677/MOS.2022.111001, PDF,    国家科技经费支持
作者: 裘德馨, 王蒙, 陈启明, 龚旺：上海理工大学能源与动力工程学院，上海；杨 帆：上海理工大学能源与动力工程学院，上海；上海市动力工程多相流动与传热重点实验室，上海
关键词: 气动探针；跨音速流场；Q准则；流固耦合；模态分析；材质影响；Pneumatic Probe； Transonic Flow； Q-Criterion； Fluid-Solid Interaction； Modal Analysis； Material Influence
摘要: 为研究气动探针在测量跨音速流场时的形变和模态，并考虑材质的影响，采用单向流固耦合方法，对不锈钢、氧化锆和氧化铝三种材质的锥形探针进行数值计算。使用Q准则对流场中涡结构进行分析，对探针进行结构分析获取探针总形变量及顶部位移。同时对探针进行模态分析，以获取其固有频率和模态振型。结果表明：流场中涡结构分布将影响探针形变量及偏移方向。较其他两种材质，氧化铝材质的最大偏移位移和顶部位移均为最小，但固有频率最高。材质差异对固有频率有一定的影响，但不改变模态振型。
Abstract: In order to study the deformation and mode of the aerodynamic probe in the transonic flow field, and to consider the influence of material, the unidirectional fluid-structure interaction method was used to calculate the conical probe of stainless steel, zirconia and alumina. The Q-criterion is used to analyze the vortex structures in the flow field, and the probe structure is analyzed to obtain the probe general type variable and top displacement. Furthermore, modal analysis was performed to obtain the natural frequency and mode shape of the probe. The results show that the distribution of vortex structures in the flow field will affect the probe shape variable and the migration direction. Compared with the other two materials, the maximum displacement and top displacement of alumina material are the smallest, but the natural frequency is the highest. The material variance has an influence on the natural frequency to some extent, but does not change the mode shape.
文章引用：裘德馨, 杨帆, 王蒙, 陈启明, 龚旺. 不同材质气动探针跨音速流场内形变及模态分析[J]. 建模与仿真, 2022, 11(1): 1-16. https://doi.org/10.12677/MOS.2022.111001

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