Accurate aeroelastic flutter predictions using a harmonic method
Notice bibliographique
Résumé
The numerical results from fundamental research on the aeroelastic stability analysis of airfoils are presented. The long-term goal is to improve flutter predictions of fixed- and rotary-wings by replacing low- to medium-fidelity aerodynamic load calculations made via linearized unsteady aerodynamic theories with Navier-Stokes- or Euler-based flow solutions. Linear aerodynamic theories, such as Theodorsen’s thin-airfoil theory, and doublet-lattice method, which form the backbone of most classical aeroelastic models, provide fast solutions but ignore or fail to capture nonlinearities in the flow which are critical in many situations. On the other hand, computations with, for example, Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes equations can potentially provide with more accurate results over the entire flight envelope of an aircraft. Today, high-fidelity aeroelastic simulations using computational fluid dynamic (CFD) methods are considered indispensable given that other analysis approaches, such as wind tunnel testing and flight testing are very expensive, time consuming and risky. Despite great advancements in computational resources and algorithms, still the cost of fully coupled, time-integration aeroelastic analysis over the entire flight envelope is prohibitive. In the present study, the harmonic method is proposed to supply CFD solutions to a frequency-domain aeroelastic stability analysis framework. This way, flow nonlinearities caused by the lifting surface thickness, shock waves or by flow separation are, to some extend included in the aeroelastic stability analysis. This also removes the need for expensive fully coupled time-integration simulations. The unsteady aerodynamic lift and pitching moment resulting from simple harmonic motion of airfoils are obtained using an in-house compressible Euler flow solver for a range of reduced frequencies. Then, using the Fourier transform, the time-dependent aerodynamic loads are transformed to the frequency domain and are combined with the structural dynamic loads. Both pitching and pitching-plunging airfoil configurations are studied, and the p-k method is used for aeroelastic stability analysis. Using this computational framework, the effects of airfoil thickness, flow compressibility, and amplitude of oscillations on the aerodynamic loads as well as the flutter speed are studied. The numerical results are compared with those obtained from an analytical framework based on Theodorsen’s unsteady thin-airfoil theory. The sensitivity of the flutter speed to deviations from Theodorsen’s assumptions is particularly examined.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».