论文摘要
随着高速列车运行速度的提高,列车车身蒙皮和车窗等壁板系统在气动力作用下的稳定性问题越来越受到人们的重视。对于高速列车中的壁板结构,按照高速列车的运行速度推算,马赫数大约在0.3左右,基本上处于低亚音速范围。本文以此为研究背景,建立了亚音速流作用下的壁板模型,采用微分求积法(简称DQM)将气动力作用下的壁板控制方程离散为常微分方程组,通过MATLAB编程来进行数值计算,结合特征值分析方法对壁板系统的失稳特征进行了判断。主要的研究内容如下：1、采用基于不可压缩的势流理论推导出的亚音速气动力公式,将其进行简化处理后加入到两端为弹性支承的二维壁板控制方程之中。采用DQM法对连续型方程进行离散化处理,并用特征值方法分析了系统的稳定性。结果表明,两端弹性支承的二维壁板会出现颤振失稳；颤振临界动压与边界弹簧刚度、质量比相关。2、分析了四边简支的三维壁板在有偏角的亚音速气流作用下的稳定性。推导了有偏角的亚音速气动力公式,并将其与壁板控制方程耦合,采用微分求积法对耦合方程进行离散,然后采用特征值分析方法判定了系统的失稳为屈曲失稳。计算了来流角度、面内内力、长宽比、质量比等系统参数与临界屈曲动压之间的变化关系。3、对四边弹性支承以及边界为弹性阻尼支承的三维壁板在有偏角的亚音速气流作用下的稳定性问题进行了研究。在处理阻尼约束时,采用了类似δ方法的处理方式,将阻尼施加在内部网格点的最外层。计算和判断了系统的失稳形式为颤振失稳,并分析了颤振失稳动压与边界弹簧、阻尼、来流偏角等系统参数之间的变化关系。