基于Volterra級(jí)數(shù)的非定常氣動(dòng)力和氣動(dòng)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(jī)動(dòng)方向發(fā)展，導(dǎo)致其彈性結(jié)構(gòu)和流體之間的強(qiáng)耦合，飛行器遭遇了更加嚴(yán)重的氣動(dòng)彈性問(wèn)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(jì)算機(jī)的發(fā)展，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)／計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)(CFD／CSD)耦合數(shù)值模擬可以進(jìn)一步精確地預(yù)測(cè)氣動(dòng)彈性響應(yīng)，但當(dāng)應(yīng)用到復(fù)雜系統(tǒng)的氣動(dòng)彈性分析和多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算耗費(fèi)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(shí)間匹配信息

2、，有利于提高研究者對(duì)非定常氣動(dòng)力和氣動(dòng)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(guò)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(dòng)力特性又便于主動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的氣動(dòng)彈性降階模型。 為了滿足氣動(dòng)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(jí)數(shù)理論的非線性非定常氣動(dòng)力降階模型。具體實(shí)現(xiàn)方法是：利用CFD／CSD技術(shù)計(jì)算出的廣義非定常氣動(dòng)力階躍響應(yīng)辨識(shí)出近似一階Volterra核?；诖撕耍瑧?yīng)用特征實(shí)現(xiàn)算

3、法建立非定常氣動(dòng)力的狀態(tài)空間模型。耦合非定常氣動(dòng)力降階模型和線性化結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程，得到氣動(dòng)彈性狀態(tài)空間模型。 以氣動(dòng)彈性標(biāo)準(zhǔn)模型AGARD 445．6機(jī)翼為算例，對(duì)此方法進(jìn)行了驗(yàn)證。依據(jù)其非定常氣動(dòng)力降階模型和氣動(dòng)彈性模型分別進(jìn)行了機(jī)翼的非定常氣動(dòng)力預(yù)測(cè)和氣動(dòng)彈性動(dòng)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(dòng)彈性問(wèn)題。 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有： 1．首次采用準(zhǔn)階