基于Volterra級數(shù)的非定常氣動力和氣動彈性分析.pdf

1、由于現(xiàn)代飛行器朝高速度、輕結(jié)構(gòu)、大柔性、超機動方向發(fā)展，導(dǎo)致其彈性結(jié)構(gòu)和流體之間的強耦合，飛行器遭遇了更加嚴(yán)重的氣動彈性問題。這種耦合的非線性特征決定了分析方法必須能夠準(zhǔn)確地捕獲非線性現(xiàn)象。隨著高性能計算機的發(fā)展，計算流體動力學(xué)／計算結(jié)構(gòu)動力學(xué)(CFD／CSD)耦合數(shù)值模擬可以進(jìn)一步精確地預(yù)測氣動彈性響應(yīng)，但當(dāng)應(yīng)用到復(fù)雜系統(tǒng)的氣動彈性分析和多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計時，計算耗費巨大。再者，雖然CFD／CSD數(shù)值模擬提供了離散化變量的詳盡時間匹配信息

2、，有利于提高研究者對非定常氣動力和氣動彈性本質(zhì)的理解，但是數(shù)據(jù)規(guī)模的龐大增加了這一過程的難度。因此，需要建立一種既能快速準(zhǔn)確地反映非定常氣動力特性又便于主動控制系統(tǒng)設(shè)計的氣動彈性降階模型。 為了滿足氣動伺服彈性分析與綜合的這種需要，論文發(fā)展了一種基于Volterra級數(shù)理論的非線性非定常氣動力降階模型。具體實現(xiàn)方法是：利用CFD／CSD技術(shù)計算出的廣義非定常氣動力階躍響應(yīng)辨識出近似一階Volterra核?；诖撕?，應(yīng)用特征實現(xiàn)算

3、法建立非定常氣動力的狀態(tài)空間模型。耦合非定常氣動力降階模型和線性化結(jié)構(gòu)動力學(xué)方程，得到氣動彈性狀態(tài)空間模型。 以氣動彈性標(biāo)準(zhǔn)模型AGARD 445．6機翼為算例，對此方法進(jìn)行了驗證。依據(jù)其非定常氣動力降階模型和氣動彈性模型分別進(jìn)行了機翼的非定常氣動力預(yù)測和氣動彈性動態(tài)響應(yīng)／穩(wěn)定性分析，并與CFD／CSD直接模擬結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明這種方法可以快速準(zhǔn)確地求解氣動彈性問題。 論文的主要創(chuàng)新點有： 1．首次采用準(zhǔn)階