The flutter characteristics of all movable tail wing with honeycomb sandwich structure have been studied in this study. The present wing model has a airfoil cross section and the linear variation of spanwise thickness. Structural vibration analysis is performed based on the finite element method using sandwich and beam elements. Unsteady aerodynamic technique used on the doublet lattice method has been effectively used to conduct the frequency-domain flutter analyses. The parametric flutter studies have been performed for various structural design parameters. Computational results on flutter stability due to the variation of structural parameters are presented and its related characteristics are investigated through the comparison of results.
The paper deals with the relationship between the eigenvalue branches and the corresponding flutter modes of cantilevered pipes with a tip mass conveying fluid. Governing equations of motion are derived by extended Hamilton's principle, and the numerical scheme using finite element method is applied to obtain the discretized equations. The order of branches and unstable modes associated with flutter are defined in the stability maps of mass ratios of the pipe and the critical flow velocity. As a result, the relationship between the flutter related to the eigenvalue branches and the flutter modes are investigated thoroughly.
The paper studies the effect of neighboring blade rows on flutter characteristics of cascading blades. For this purpose the computation program to calculate the unsteady blade loading based on the un-steady lifting surface theory for contra-rotating annular cascades was formulated and coded. Then a computation program to solve the coupled bending-torsion flutter equation for the contra-rotating annular cascades was also developed. Some results of the flutter analysis are presented. The presence of the neighboring blade row gives rise to significant change in the critical flutter condition when the main acoustic duct mode is of cut-on state.
An active mass damper system for flutter control of bridges is presented. Flutter stability of bridge structures is improved with the help of eccentric rotational actuators (ERA). By using a bridge girder model that moves in two degrees of freedom and is subjected to wind, the equations of motion of the controlled structure equipped with ERA are established. In order to take structural nonlinearities into consideration, flutter analysis is carried out by numerical simulation scheme based on a 4th-order Runge-Kutta algorithm. An example demonstrates the performance and efficiency of the proposed device. In comparison with known active mass dampers for flutter control, the movable eccentric mass damper and the rotational mass damper, the power demand is significantly reduced. This is of advantage for an implementation of the proposed device in real bridge girders. A preliminary design of a realization of ERA in a bridge girder is presented.
Flutter suppression of a wing/store model is investigated. An aircraft wing with a store is modeled as a 2-D typical section. Unsteady aerodynamics of the wing/store model are computed by using Doublet Hybrid Method(DHM) in the frequency-domain, and are approximated by Minimum-state(MS) approximation. LQG controller is used to suppress the flutter of the wing/store model and the aeroelastic characteristics of the closed-loop system are investigated. The flutter characteristics of the wing/store model are improved and the flutter speed is increased up to about 16 %.
Flutter suppression of a wing/store model is investigated. An aircraft wing with a store is modeled as a 2-D typical section. Unsteady aerodynamics of the wing/store model are computed by using doublet hybrid method(DHM) in the freauency-domain, and are approximated by minimumstate(MS) approximation. LQG controller is used to suppress the flutter of the wing/store model and the aeroelastic characteristics of the closed-loop system are investigated. The flutter characteristics of the wing/store model are improved and the flutter speed is increased up to about 24 %.
The coupled time-integration method with a staggered algorithm based on computational structural dynamics (CSD), finite element method (FEM) and computational fluid dynamics (CFD) has been developed in order to demonstrate physical vibration phenomena due to dynamic aeroelastic excitations. Virtual flutter tests for the spanwise curved wing model have been effectively conducted using the present advanced computational methods with high speed parallel processing technique. In addition, the present system can simultaneously give a recorded data fie to generate virtual animation for the flutter safety test. The results for virtual flutter test are compared with the experimental data of wind tunnel test. It is shown from the results that the effect of spanwise curvature have a tendency to decrease the flutter dynamic pressure for the same flight condition.
A passive control using flaps will be an alternative solution for flutter stability and buffeting response of a long suspension bridge. This method not only enables a lightweight economic stiffening girder without an additional stiffness for aerodynamic stability but also avoid the problems from the malfunctions of control systems and energy supply system of an active control by winglets and flaps. A time domain approach for predicting the coupled flutter and buffeting response of bridge deck with flaps is investigated. First, the flutter derivatives of bridge deck and flaps are found by experiment. Next, the derivation of time domain model of self-excited forces and control forces of sectional model is reported by using the rational function approximation. Finally, the effectiveness of passive flap control is investigated by the numerical simulation. The results show that the passive control by using flaps can increase the flutter speed and decrease the buffeting response. The experiment results are matched with numerical ones.
This study investigates the applicability of the direct identification of flutter derivatives in the time domain using Rational Function Approximation (RFA), where the extraction procedure requires either a combination of at least two wind speeds or one wind speed. In the frequency domain, flutter derivatives are identified at every wind speed. The ease of identifying flutter derivatives in the time domain creates a paradox because flutter derivative patterns sometimes change in higher-order polynomials. The first step involves a numerical study of RFA extractions for different deck shapes from existing bridges to verify the accurate wind speed combination for the extraction. The second step involves validating numerical simulation results through a wind tunnel experiment using the forced vibration method in one degree of freedom. The findings of the RFA extraction are compared to those obtained using the analytical solution. The numerical study and the wind tunnel experiment results are in good agreement. The results show that the evolution pattern of flutter derivatives determines the accuracy of the direct identification of RFA.
The objective of this work was to investigate the interference effects of two-parallel bridge decks on aerodynamic coefficients, vortex-induced vibration, flutter instability and flutter derivatives. The two bridges have significant difference in cross-sections, dynamic properties, and flutter speeds of each isolate bridge. The aerodynamic static tests and aeroelastic tests were performed in TU-AIT boundary layer wind tunnel in Thammasat University (Thailand) with sectional models in a 1:90 scale. Three configuration cases, including the new bridge stand-alone (case 1), the upstream new bridge and downstream existing bridge (case 2), and the downstream new bridge and the upstream existing bridge (case 3), were selected in this study. The covariance-driven stochastic subspace identification technique (SSI-COV) was applied to identify aerodynamic parameters (i.e., natural frequency, structural damping and state space matrix) of the decks. The results showed that, interference effects of two bridges decks on aerodynamic coefficients result in the slightly reduction of the drag coefficient of case 2 and 3 when compared with case 1. The two parallel configurations of the bridge result in vortex-induced vibrations (VIV) and significantly lower the flutter speed compared with the new bridge alone. The huge torsional motion from upstream new bridge (case 2) generated turbulent wakes flow and resulted in vertical aerodynamic damping H1* of existing bridge becomes zero at wind speed of 72.01 m/s. In this case, the downstream existing bridge was subjected to galloping oscillation induced by the turbulent wake of upstream new bridge. The new bridge also results in significant reduction of the flutter speed of existing bridge from the 128.29 m/s flutter speed of the isolated existing bridge to the 75.35 m/s flutter speed of downstream existing bridge.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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