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／計算結(jié)構(gòu)動力學(CFD／CSD)耦合數(shù)值模擬可以進一步精確地預測氣動彈性響應，但當應用到復雜系統(tǒng)的氣動彈性分析和多學科優(yōu)化設計時，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確地反映非定常氣動力特性又便于主動控制系統(tǒng)設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技術計算出的廣義非定常氣動力階躍響應辨識出近似一階Volterra核?；诖撕?，應用特征實現(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)動力學方程，得到氣動彈性狀態(tài)空間模型。 以氣動彈性標準模型AGARD 445．6機翼為算例，對此方法進行了驗證。依據(jù)其非定常氣動力降階模型和氣動彈性模型分別進行了機翼的非定常氣動力預測和氣動彈性動態(tài)響應／穩(wěn)定性分析，并與CFD／CSD直接模擬結(jié)果進行比較。結(jié)果表明這種方法可以快速準確地求解氣動彈性問題。 論文的主要創(chuàng)新點有： 1．首次采用準階