Аэродинамические силы при колебаниях

АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ СИЛЫ ПРИ КОЛЕБАНИЯХ [c.484]

Полная аэродинамическая сила при малых колебаниях стержня. Определив Aq , Aqi, Aq , находим полную аэродинамическую силу при малых колебаниях стержня в потоке при безотрывном обтекании [c.247]

Векторные уравнения в связанных осях. Уравнения малых колебаний стержня в связанных осях при произвольной нагрузке были получены в 3.1 [уравнения (3.11) — (3.15)]. В связанной системе координат аэродинамические силы при безотрывном обтекании стержня произвольного сечения равны [c.252]

При исследовании динамической прочности турбомашин большую роль играет определение аэродинамических сил, вызывающих колебания элементов рабочего колеса центробежного компрессора. Эта проблема особенно важна при высоких абсолютных значениях давлений в проточной части турбомашин, характерных для современных компрессоров и нагнетателей, предназначенных, в частности, для работы на магистральных газопроводах и в химической промышленности. [c.297]

Эффект от воздействия аэродинамических сил зависит от скорости потока. При малых скоростях потока аэродинамические силы демпфируют колебания начиная с некоторой скорости потока, называемой критической скоростью флаттера, эти силы вызывают колебания лопаток, амплитуда которых непрерывно увеличивается. Колебания при скоростях, больших критической скорости флаттера, равносильны колебаниям с так называемым отрицательным демпфированием. Нарастание при этом амплитуд колебаний может привести к поломке вибрирующей детали. Для того чтобы предотвратить возникновение флаттера, необходимо изучить факторы, от которых зависит его критическая скорость. [c.98]

Уплотнения должны быть виброустойчивыми. При протекании через них пара не должны возникать аэродинамические силы, возбуждающие колебания ротора (см. гл. 19). [c.100]

Из формулы следует, что на левом — рабочем участке характеристики Су (а), где производная положительна, работа аэродинамической силы отрицательна. Это означает, что аэродинамическая сила демпфирует колебания и положение статического равновесия при а = ад устойчиво. Случайные внешние возмущения гасятся аэродинамическими силами, и лопатка приходит в положение устойчивого статического равновесия. [c.279]

Аналитическое решение задачи, при котором силы, определяемые выражениями (6.49), явно представляют собой аэродинамические силы при самовозбуждающихся колебаниях, ищется в предположении, что перемещения в (6.48) и (6.49) имеют значения [c.174]

Аэродинамические силы при автоколебаниях. В разд. 6.5 показано, что для тела, участвующего с угловой частотой со как в вертикальных, так и в крутильных колебаниях, подъемная сила и момент при автоколебаниях могут быть представлены в соответствии с выражениями (6.63). [c.188]

Важной особенностью аэродинамических сил является то, что они могут зависеть от перемещений и деформаций части вертолета, на которую действуют. Например, вследствие действия аэродинамических сил возникают колебания лопастей, при которых в свою очередь изменяются и аэродинамические силы. В определенных случаях при совместном действии аэродинамических, инерционных сил и сил упругости колебания конструкции и действующие в ней переменные напряжения начинают увеличиваться по времени до опасных размеров, несмотря на то, что внешние условия (параметры режима полета) не изменяются. Имеет место аэроупругая или механическая динамическая неустойчивость конструкции. Для обеспечения безопасной эксплуатации вертолета необходимо устранить возможность возникновения неустойчивости конструкции, что также является одной из задач комплекса работ по прочности. [c.23]

Основные соотношения. Основную роль при решении задач динамики стержней, взаимодействующих с потоком, играют аэродинамические силы. Возникновение неустойчивых режимов колебаний гибких стержней в потоке объясняется [c.234]

При исследовании нелинейных колебаний следует, аналогично силам лобового сопротивления, из выражений (8.16) вычесть соответствующие статические составляющие, что дает следующие выражения для проекций касательной аэродинамической силы на неподвижные оси (7, ) = [c.238]

Основные соотношения. При решении задач малых колебаний стержня в потоке необходимо получить выражения для аэродинамических сил, линейно зависящих от скоро- [c.242]

При малых колебаниях аэродинамические силы можно представить в виде [c.243]

Силы, действующие на пространственно-криволинейный стержень некруглого сечения. Угол атаки для стержней некруглого сечения. Полученные выражения для аэродинамических сил Aqь Aqя и Аяь справедливы для стержней симметричного сечения, когда ось симметрии сечения параллельна вектору скорости потока. Для стержней некруглого сечения угол атаки зависит не только от нормальной составляющей (и ) скорости и точек осевой линии стержня, но и от углов О/. В 6.2 ч. 1 было получено выражение (6.86) для приращения угла атаки Аоа при малом отклонении осевой линии стержня от состояния равновесия. При малых колебаниях появится еще дополнительный малый угол атаки, зависящий от компонент вектора Пл [соотношение (8.41)]. Поэтому полный угол атаки для стержней некруглого сечения [c.248]

При малых колебаниях прямолинейного стержня выражения (8.64) и (8.65) для проекций аэродинамического момента и аэродинамической силы справедливы как в декартовых, так и в связанных осях (так как Их = и ). [c.252]

Под флаттером понимают самовозбуждающиеся колебания тела, обтекаемого потоком газа, вследствие взаимодействия аэродинамических и упругих сил. При отклонении какой-либо лопатки от симметричного положения в решетке возникают аэродинамические силы, которые могут вызвать незатухающие колебания, поддерживаемые энергией потока. Возникновению флаттера способствует срыв потока при обтекании лопатки с большими положительными углами атаки. Обнаружено, что срыв потока может наблюдаться не на всех лопатках решетки, а только на группе их, и что зона срыва может перемещаться по окружности. Такое явление получило название вращающегося срыва. [c.111]

Вынужденные колебания происходят от дисбаланса и расцентровки ротора. Возможны также случайные факторы, возбуждающие вибрации, как, например, крутильные колебания при коротком замыкании. Наконец, возможны колебания роторов под влиянием нестационарных гидродинамических сил в подшипниках и аэродинамических сил в рабочих колесах. Колебания последнего типа свойст- [c.34]

Переменные аэродинамические силы (ПАС) порождаются неравномерным потоком пара, главным образом в области уплотнений над-бандажами РК. Эти силы возрастают с уменьшением радиальных зазоров (в практически применяемых пределах). При снятии этих уплотнений вибрации прекращаются, но к. п. д. ступеней заметно снижается. С увеличением нагрузки на турбину возрастает давление перед РК и растут ПАС, так что при некоторой мощности, если не предусмотрены особые меры, возбуждаются недопустимые колебания, зависящие от величины указанных зазоров. Эта мощность даже получила специальное название пороговой мощности (см. гл. XIV). [c.35]

Расчет частот свободных колебаний. До последнего времени при расчете трубок на вибрацию обычно ограничивались определением только низших частот свободных колебаний с целью устранения резонанса с числом оборотов турбины. Достаточность такого расчета обосновывалась предположением, что возмущающей силой, вызывающей опасные колебания конденсаторных трубок, является лишь центробежная сила, вызванная неуравновешенностью ротора турбины. Однако в некоторых современных паротурбинных установках были зафиксированы интенсивные колебания конденсаторных трубок, приводившие иногда к их усталостной поломке, несмотря на то, что трубки были настроены по частотам в соответствии с общепринятыми нормами. Как показали исследования, интенсивные колебания конденсаторных трубок возбуждаются при наличии больших скоростей движения пара в конденсаторе. В этом случае в результате действия аэродинамических сил возникают автоколебания трубок, которые могут развиваться до значительных амплитуд. [c.113]

Сущность ЭТОГО метода заключается в следующем. При установившихся автоколебаниях, если считать их гармоническими, можно принять, что работа возмущающих сил за период колебания равна работе демпфирующих сил за тот же период. В данном случае в качестве возмущающих сил являются переменная подъемная сила Ry, обусловленная периодическим смещением самих трубок, и переменная сила Р , зависящая от ускорения колебательного движения трубки и обусловленная различным расположением оторвавшихся пограничных слоев относительно трубки с обеих ее сторон Силы внутреннего трения в материале трубки и трения в ее опорах являются основными демпфирующими силами кроме того, аэродинамическая сила Р. , зависящая от скорости колебательного движения, также является демпфирующей силой при автоколебании конденсаторных трубок. Уравнение баланса работ L этих сил запишется следующим образом [c.141]

Таким образом, работу совершает только проекция вектора первой гармоники силы на вектор скорости колебания Vo = Ар. Чтобы определить работу аэродинамической силы, необходимо знать зависимость амплитуды первой гармоники от амплитуды колебаний, т. е. Ri = f A), и зависимость фазового угла этой силы от числа Струхаля, т. е. ф = / (S/i). Для установления этих зависимостей проводились экспериментальные исследования кон-сольно закрепленных цилиндрических образцов, находящихся в двух типовых трубных пучках. В результате продувки дренированных цилиндров, расположенных в глубине и в первом ряду каждого пучка при различных смещениях цилиндра, получены эпюры давления по окружности. По ним были рассчитаны значения коэффициентов подъемной силы [c.142]

Для расчета работы демпфирующих сил необходимо иметь данные по декрементам колебаний натурных конденсаторных трубок. При проведении экспериментов с консольными образцами (с целью установления аэродинамических характеристик возмущающих сил) декремент колебания образцов определялся по записям их затухающих колебаний. Применительно же к натурным конден- [c.147]

Таким образом, облопачивание на колесе имеет бесчисленное множество собственных частот и главных форм колебаний. Но сами колебания возникают только при воздействии на систему сил, изменяющихся во времени. Теоретическое рассмотрение и экспериментальные исследования показывают, что при вращении на конкретную лопатку действует переменная аэродинамическая сила q, зависящая от угла поворота лопатки ф (рис. 16.10). Ее характерная особенность — строгая периодичность, определяемая одним оборотом колеса. Возникновение неравномерной аэродинамической нагрузки связано со многими причинами, главными из которых являются следующие. [c.433]

Поступательное или угловое смещение оси ротора по отношению к оси корпуса вызывает появление аэродинамических сил и моментов, которые необходимо учитывать при анализе устойчивости валопровода турбоагрегата, так как некоторые из названных сил способствуют возникновению самовозбуждающихся колебаний (низкочастотной вибрации). [c.302]

К — скорость набегающего потока р — плотность воздуха у — поперечное (относительно 1 ) перемещение оси жесткости (положительное вверх) б — угол поворота при колебаниях (положительный на кабрирование) Ь — длина хорды Хо — расстояние от носка профиля до оси жесткости М = Via — число Маха а — скорость звука Су — производная коэффициента подъемной силы профиля по углу атаки в функции числа М = d ld , — коэффициент аэродинамического момента при М = О можно принять = 0,25. [c.485]

Левая часть этого уравнения совпадает с левой частью уравнения колебаний точечной массы, подвешенной на пружине, причем роль пружины играет центробежная сила, а собственная частота колебаний равна 1 (Q в размерной форме). Правая часть представляет собой вынуждающий момент аэродинамических сил. Отсюда следует, что первые гармоники аэродинамических сил действуют в резонансе с собственными колебаниями лопасти. Амплитуда вынужденных колебаний системы при резонансе определяется только величиной демпфирования. В данном случае демпфирование создают сами аэродинамические силы. [c.187]

Центробежные силы дают среднюю величину момента относительно оси ГШ, определяющую угол конусности Ро- Сумма первых гармоник моментов инерционных и центробежных сил точно равна нулю. Следовательно, первые гармоники момента аэродинамических сил также должны быть равны нулю. Из условия равенства нулю моментов тангажа и крена, создаваемых аэродинамическими силами, получаются два уравнения, которые позволяют определить углы Pi и Ри наклона ПКЛ. Точная взаимная компенсация инерционного члена и члена, пропорционального углу взмаха, обусловлена тем, что первые гармоники аэродинамических сил действуют в резонансе с собственными колебаниями лопасти. Если бы эти гармоники отсутствовали, то управлять несущим винтом было бы нельзя, так как ПКЛ находилась бы в равновесии при любой ориентации. [c.189]

Единственная компонента поперечной аэродинамической силы при поперечных колебаниях круглого цилиндра, которая может быть в настоящее время теоретически определена вполне корректно,— это компонента инерционной природы. М. А. Павлихина (1965) подробно рассмотрела неустановившееся движение идеальной несжимаемой жидкости при поперечных относительно набегающего потока вынужденных колебаниях цилиндра в предположении потенциальности и плавности его обтекания. [c.829]

Висячие вантовые покрытия. Колебания висячих вантовых покрытий возникают преимущественно под действием аэродинамических сил при бафтинге, которые обусловлены турбулентностью набегающего потока и турбулентностью, возникающей при обтекании самого сооружения. По всей видимости, флаттер (самовозбуждающиеся колебания) висячих вантовых покрытий встречается редко, так как в большинстве конструкций покрытий не развивается перемещений достаточных, чтобы вызвать значительные изменения аэродинамических сил. Величину сил при бафтинге можно установить путем испытаний [c.243]

Аэродинамические силы, действующие на прямолинейный стержень (крыло) (рис. 8.6), прима-лых колебаниях в потоке могут быть определены теоретически при квазистационарном процессе обтекания стержня [16]. В результате получаются следующие выражения для аэродннамиче- [c.251]

Рассмотренные задачи и вопросы, связанные с аэродинамикой профиля и крыла, относятся к случаю их установившегося движения. При таком движении аэродинамические силы и моменты не зависят от времени и определяются при закрепленных рулях, заданных высоте и скорости полета лишь ориентировкой летательного аппарата относительно вектора скорости. Наиболее общим является не-установившееся движение, при котором летательный аппарат испытывает ускорение или замедление и совершает различные по характеру колебания. В обращенном движении это эквивалентно неустано-вившемуся обтеканию воздушным потоком. При таком обтекании аэродинамические свойства аппарата зависят не только от его положения относительно вектора скорости набегающего потока, но и от кинематических параметров, характеризующих движение, т. е. аэродинамические коэффициенты являются функцией времени. [c.241]

Эффект от воздействия аэродинамических сил зависит от числа Струхаля. В МЭИ были выполнены экспериментальные исследования [74] по определению аэродинамического декремента для колеблющейся в решетке лопатки профиля Р2617А при относительном шаге t b = =0,6 и угле установки fjy=80 . Экспериментально была получена зависимость для тангенциальных и аксиальных колебаний ( inp=/(pb /mSh). Значение числа Маха 0,35. Было установлено, что аэродинамическое демпфи-162 [c.162]

Расчет амплитуд и динамических напряжений в трубках при их автоколебаниях. Метод расчета амплитуды установившихся автоколебаний трубки, предложенный М. И. Алямовским, как уже указывалось выше, основан на энергетических соотношениях при колебаниях, т. е. на равенстве работ возмущающих и демпфирующих сил. При этом возмущающей силой, поддерживающей автоколебания трубки, считается аэродинамическая сила, обусловленная периодическим смещением трубки от нейтрального положения, в качестве демпфирующих сил рассматриваются аэродинамическая сила, обусловленная скоростью колеблющейся трубки, и сила трения, возникающая в материале трубки и ее опорах. Сам расчет носит поверочный характер. [c.153]

Несколько иную структуру имеет поток жидкости, вытекающей в пространство, заполненное паром данной жидкости или газом. Многочисленные опытные данные, посвященные исследованиям истечения жидкости из отверстий и каналов, показывают, что сразу за срезом появляются волнообразные колебания струи, приводящие к ее дроблению и распаду. При относительно малых скоростях истечения распад струи обусловлен в основном статической неустойчивостью, вызываемой силами поверхностного натяжения. С увеличением скорости на струю начинают действовать также аэродинамические силы, ускоряющие распад струи и приводящие к дополнительному дроблению частичек жидкости. При больших скоростях истечения (свыше 120 м1сек) дробление струи жидкости начинается у самого выходного сечения сопла. [c.242]

Процесс виброобработки мелкодисперсных сыпучих тел в значительной степени формируется под влиянием воздействия газовой или жидкой фазы. Вследствие плохой воздухопроницаемости сыпучее тело оказывается подверженным большим аэродинамическим нагрузкам. Аэродинамические сопротивления возникают в результате того, что между пульсациями давления газовой фазы и движением твердой фазы имеется сдвиг фаз. Вследствие этого возникают аэродинамические силы, препятствующие движению твердой фазы. Так, в пространстве между поверхностью рабочего органа и нижним монослоем сыпучего тела при подбрасывании возникает разрежение, а при падении — повышение давления относительно атмосферного. Уравнивание этих периодических колебаний давления достигается вследствие периодического оттока избыточного и притока недостающего количества воздуха, проходящего через поры, имеющиеся в слое сыпучего тела. Поэтому на частицы мелкодисперсного тела действует пульсирующий аэродинамический напор, направленный с некоторым сдвигом по фазе в основном в сторону, противоположную их перемещению. Аэродинамические силы, действующие на частицы, являются главным образом функцией массы груза, удельной газопроницаемости и зависят от режима колебаний. [c.80]

Колебания конструкции ЛА в полете вызывают изменение аэродинамического давления на колеблющейся поверхности, что в свою очередь сказывается на характере самих колебаний. Различают два вида аэродинамических сил зависящие от перемещений (так называемые силы аэродинамической жесткости) и силы, определяемые поперечными скоростями перемещений (силы аэродинамического демпфирования). Для малых перемещений принята линейная зависимость сил от местных углов атаки. Аэродинамические силы являются потенциальной причиной потери устойчивости. Величины коэффициентов аэродинамических сил зависят от формы перемещении колеблющейся поверхности, ее геометрии и скорости набегающего потока. В зависимости от режима полета применяют те или иные аэродинамические теории несжимаемого потока, дозвукового, трансзвукового, сверхзвукового и гиперзвукового. На практике используют методы расчета аэродинамических характеристик при определенных допущениях. Согласно гипотезе стационарности аэродинамические характеристики крыла, движущегося с переменной линейной и угловой скоростями, заменяются в каждый момент времени аэродинамическими характеристиками того же крыла, движущегося с постоянными линейной и угловой скоростями. Распрост-раиенной также является гипотеза плоских сечений, по которой предполагают, что любое сечение крыла конечного размаха обтекается так же, как сечение крыла бесконечного размаха. Для крыла достаточно большого удлинения обычно принимают, что хорды, перпендикулярные оси жесткости, при колебаниях не деформируются. Толщину и кривизну крыла (оперения) предполагают малыми (по сравнению с хордой). [c.484]

При упругих колебаниях конструкции ЛА или ее частей в полете к упругим н ииерционным силам добавляют аэродинамические силы, которые принято разделять на силы аэродинамической жесткости (пропорциональные перемещениям) и силы аэродинамического демпфирования (пропорциональные скоростям смещений). В ряде случаев учитывают силу внутреннего трения в конструкции, которое приближенно принимают вязким и, следовательно, пропорциональным скоростям перемещений. [c.488]

При предварительном анализе обычно пpинн raют 1) аэродиналшческие силы не зависят от упругих поперечных колебаний корпуса 2) аэродинамические силы, обусловленные движением жесткого корпуса, не вызывают упругих поперечных колебаний 3) поворот вектора силы тяги вследствие упругих колебаний корпуса не влияет на движение ракеты как твердого тела. [c.498]

ТОГО, при полете вперед периодически изменяются с периодом 2n/Q. Это создает серьезную проблему для конструкторов необходимо каким-то способом уменьшить изгибающие моменты в комлевых частях и снизить напряжения в лопастях до допустимого уровня. Если лопасти жесткие, как у пропеллера, то все аэродинамические нагрузки воспринимает конструкция. У гибких же лопастей под действием аэродинамических сил возникают значительные изгибные колебания, в результате которых аэродинамические силы могут изменяться так, что нагрузка лопастей существенно снизится. Таким образом, при полете вперед азимутальное изменение подъемной силы лопасти вызывает ее периодическое движение с периодом 2n/Q в плоскости, нормальной к плоскости диска (плоскости взмаха). Это движение называют маховым. С учетом инерционных и аэродинамических сил, обусловленных маховым движением, результирующие нагрузки лопасти в комлевой части и момент крена, передающийся на фюзеляж, существенно уменьшаются. Обычно для снижения нагрузок втулки несущих винтов снабжают горизонтальными шарнирами (ГШ). При маховом движении лопасть поворачивается вокруг оси ГШ как твердое тело (см. рис. 1.4). Так как на оси ГШ момент равен нулю, на фюзеляж он вообще не может передаться (если относ оси ГШ от оси вращения равен нулю), а изгибающие моменты в комлевой части лопасти должны быть малы. Несущий винт, у которого имеются горизонтальные шарниры, называют шарнирным винтом. В последнее время на вертолетах с успехом применяют несущие винты, не имеющие ГШ и называемые беешарнирными. При использовании высококачественных современных материалов комлевую часть лопасти можно сделать прочной и в то же время достаточно гибкой, чтобы обеспечить маховое движение, которое снимает большую часть нагрузок в комле лопасти. Вследствие значительных центробежных сил, действующих на лопасти, маховые движения у шарнирных и бесшарнирных винтов весьма сходны. Естественно, нагрузка комлевой части лопасти у бесшарнирных винтов выше, чем у шарнирных, а увеличение момента, передаваемого на втулку, оказывает значительное влияние на характеристики управляемости вертолета. В целом маховое движение лопастей уменьшает асимметрию в распределении подъемной силы по диску винта при полете вперед. Поэтому учет махового движения имеет принципиальное значение в исследовании аэродинамических характеристик несущего винта при полете вперед. [c.155]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...