气动弹性问题中的降阶模型方法研究

发布时间：2020-04-24 18:32

【摘要】：气动弹性问题是飞行器设计过程中必须解决的重要问题,随着计算技术的发展,数值模拟方法已经成为可以与风洞试验进行相互验证的重要方法。在气动弹性计算方法中,早期发展的基于线化理论的各种非定常气动力模型已经得到了广泛应用。伴随计算机性能的大幅提高,有限元与计算流体力学(CFD)方法已经在很多工程中得到了应用,成为气动弹性计算的主要方法。基于非定常CFD技术的气动弹性仿真计算,虽然在模拟非线性问题上具有很大的优势,但是其计算量大、耗时多等缺点使得该技术在开展气动弹性分析、控制和优化设计时有很大的局限性。本课题旨在探究改善非定常CFD气动力、非线性有限元的降阶模型计算方法,在保证计算精度的条件下,提高气动力与结构响应的计算效率。本文的主要工作如下:1.针对CFD/CSD耦合计算气动弹性特性的精度和高效性问题,在支持向量机降阶模型的基础上提出并构建了基于CFD技术的非定常气动力支持向量机决策树降阶模型,代替CFD求解器用于标准翼型跨音速下的气动弹性分析。2.研究了随机森林算法原理,首次将随机森林算法引入到非定常气动力建模研究领域,构建了基于随机森林算法的非定常气动力降阶模型,将所得到的模型用于对跨音速范围内的标准翼型气动弹性的预测。3.研究了几何非线性壳元有限元算法的降阶模型,基于本征正交分解(POD)原理思路,建立基于POD的气动弹性降阶模型,并应用于高超声速下的简支壁板的气动弹性计算研究。
【图文】：

1.1 气动弹性力学三角ig 1.1 Aeroelasticity tria开始于 20 世纪二三颤振的有效措施，，K。随后 Theodorsen 下的非定常气动力精时代的意义[12]。Du了综述，总结了气动析及数值模拟，2）使试，4）对飞行器进本手段是试验测试和准确可靠，始终是气织，试验研究的开展在着很多危险因素。

计算气动弹性总体可分为两类：经典的线性气动弹性分析和较复杂的非线性气动弹性分析。如图1.2 所示，是经典的线性气动分析，其模型为 X-43A[22]。图 1.2 经典线性颤振分析Fig 1.2 Classic linear chatter analysisCunningham 等[23]应用跨音速小扰动公式和平板翼的线性势函数方程对 45°后掠角、马赫数 0.338 到 1.141 的 AGARD 模型开展跨音速气动弹性计算方法分析，指出用线性公式得到的空气动力和颤振特性与试验相符较好且可以处理任意
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V211.47

【参考文献】

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本文编号：2639251