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基于POD和代理模型的静气动弹性分析方法
被引量：
6
1
作者
李凯
杨静媛
+2 位作者
高传强
叶坤
张伟伟
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期299-308,共10页
静气动弹性问题考虑弹性结构与定常气动力间的相互耦合作用,对飞行器的性能和安全具有显著的影响.在现代飞行器设计阶段,计算流体力学(CFD)/计算结构力学(CSD)直接耦合方法是精确考察静气动弹性影响的重要手段.然而,基于CFD技术的气动...
静气动弹性问题考虑弹性结构与定常气动力间的相互耦合作用,对飞行器的性能和安全具有显著的影响.在现代飞行器设计阶段,计算流体力学(CFD)/计算结构力学(CSD)直接耦合方法是精确考察静气动弹性影响的重要手段.然而,基于CFD技术的气动力仿真手段在耦合过程中计算量大且耗时长,难以满足设计阶段的需求.因此,为了兼顾计算精度与效率,文章采用本征正交分解(POD)和Kriging代理模型相结合的模型降阶方法,替代CFD求解过程并耦合有限元分析(FEA)方法,建立了高效、准确的静气动弹性分析框架.相较于传统的以模态法为主的静气动弹性分析方法,该方法能够解决更为复杂的静气动弹性问题以及提供静气动弹性变形过程中的气动分布载荷.针对典型三维跨声速HIRENASD机翼模型开展的马赫数、迎角变化的算例验证表明:由建立的静气动弹性分析方法与CFD/CSD直接耦合方法计算得到机翼翼梢处的静变形量间的相对误差在5%以内;同时该方法预测静平衡位置处的气动分布载荷的误差在5%以内,静气动弹性分析的计算效率至少提升了6倍.
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关键词
跨声速
静气动弹性分析
本征正交分解
降阶模型
有限元
分析
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职称材料
鱼骨柔性翼段线性/非线性静气动弹性对比分析
被引量：
1
2
作者
冒森
杨超
+1 位作者
谢长川
陈智盈
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第6期1299-1310,共12页
鱼骨柔性翼作为一种性能优越的主动变弯度机翼机构形式,具有弦向抗弯刚度低、翼型厚度方向刚度高的特点,其在进行大弯度主动变形时结构存在较强的几何非线性且气动弹性效应显著。针对传统线性静气动弹性分析方法并不适用于鱼骨柔性翼段...
鱼骨柔性翼作为一种性能优越的主动变弯度机翼机构形式,具有弦向抗弯刚度低、翼型厚度方向刚度高的特点,其在进行大弯度主动变形时结构存在较强的几何非线性且气动弹性效应显著。针对传统线性静气动弹性分析方法并不适用于鱼骨柔性翼段的气动弹性分析问题,以Bristol大学的公开鱼骨柔性翼段模型为研究对象,采用曲面涡格法(VLM)和非线性有限元耦合的非线性静气动弹性方法,以及传统气动弹性分析中常用的平面涡格法和线性有限元耦合的线性静气动弹性方法,分别对鱼骨柔性翼段进行大变形下的静气动弹性分析,并进行结果对比。对比验证了所用曲面涡格法与XFOIL软件气动计算结果。算例结果表明:鱼骨柔性翼段大变形下气动弹性效应显著,相比传统线性静气动弹性分析方法,非线性静气动弹性分析方法得到的鱼骨柔性翼段在大变形状态下升力系数最多减少8.28%,力矩系数最多减少6.86%,且能准确快速得到真实变形结果,更具有实际工程应用价值。
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关键词
鱼骨柔性翼段
几何非线性
曲面涡格法(VLM)
结构大变形
静气动弹性分析
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职称材料
考虑几何非线性效应的大展弦比机翼气动弹性分析
被引量：
6
3
作者
杨智春
张惠
+1 位作者
谷迎松
宋淼
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2014年第16期72-75,共4页
针对飞机飞行过程中因受气动载荷作用、机翼几何非线性效应影响气动弹性稳定性,提出考虑结构大变形几何非线性效应的大展弦比机翼气动弹性特性分析方法。通过对MSC.Nastran软件二次开发实现该方法的计算流程。考虑大展弦比机翼几何大变...
针对飞机飞行过程中因受气动载荷作用、机翼几何非线性效应影响气动弹性稳定性,提出考虑结构大变形几何非线性效应的大展弦比机翼气动弹性特性分析方法。通过对MSC.Nastran软件二次开发实现该方法的计算流程。考虑大展弦比机翼几何大变形对气动面网格构型影响,在每个迭代步对气动面网格进行更新,求出大展弦比机翼在给定飞行状态下的静气动弹性变形,获得考虑机翼结构几何非线性效应的刚度矩阵,并进行机翼颤振特性分析。对大展弦比机翼模型进行气动弹性特性分析计算表明,与线性气动弹性分析结果相比,考虑机翼结构大变形几何非线性效应,机翼静气动弹性变形会影响机翼动力学特性,使机翼扭转频率明显下降,导致机翼几何非线性颤振速度低于线性颤振速度。
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关键词
几何非线性
大展弦比机翼
大变形
静气动弹性分析
非线性颤振
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职称材料
题名
基于POD和代理模型的静气动弹性分析方法
被引量：
6
1
作者
李凯
杨静媛
高传强
叶坤
张伟伟
机构
西北工业大学航空学院
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期299-308,共10页
基金
国家自然科学基金(12272306)
中央高校基本科研业务费专项资金(D5000200542)资助项目。
文摘
静气动弹性问题考虑弹性结构与定常气动力间的相互耦合作用,对飞行器的性能和安全具有显著的影响.在现代飞行器设计阶段,计算流体力学(CFD)/计算结构力学(CSD)直接耦合方法是精确考察静气动弹性影响的重要手段.然而,基于CFD技术的气动力仿真手段在耦合过程中计算量大且耗时长,难以满足设计阶段的需求.因此,为了兼顾计算精度与效率,文章采用本征正交分解(POD)和Kriging代理模型相结合的模型降阶方法,替代CFD求解过程并耦合有限元分析(FEA)方法,建立了高效、准确的静气动弹性分析框架.相较于传统的以模态法为主的静气动弹性分析方法,该方法能够解决更为复杂的静气动弹性问题以及提供静气动弹性变形过程中的气动分布载荷.针对典型三维跨声速HIRENASD机翼模型开展的马赫数、迎角变化的算例验证表明:由建立的静气动弹性分析方法与CFD/CSD直接耦合方法计算得到机翼翼梢处的静变形量间的相对误差在5%以内;同时该方法预测静平衡位置处的气动分布载荷的误差在5%以内,静气动弹性分析的计算效率至少提升了6倍.
关键词
跨声速
静气动弹性分析
本征正交分解
降阶模型
有限元
分析
Keywords
transonic
static aeroelastic analysis
proper orthogonal decomposition
reduced order model
finite element analysis
分类号
V211.3 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
鱼骨柔性翼段线性/非线性静气动弹性对比分析
被引量：
1
2
作者
冒森
杨超
谢长川
陈智盈
机构
北京航空航天大学航空科学与工程学院
出处
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第6期1299-1310,共12页
文摘
鱼骨柔性翼作为一种性能优越的主动变弯度机翼机构形式,具有弦向抗弯刚度低、翼型厚度方向刚度高的特点,其在进行大弯度主动变形时结构存在较强的几何非线性且气动弹性效应显著。针对传统线性静气动弹性分析方法并不适用于鱼骨柔性翼段的气动弹性分析问题,以Bristol大学的公开鱼骨柔性翼段模型为研究对象,采用曲面涡格法(VLM)和非线性有限元耦合的非线性静气动弹性方法,以及传统气动弹性分析中常用的平面涡格法和线性有限元耦合的线性静气动弹性方法,分别对鱼骨柔性翼段进行大变形下的静气动弹性分析,并进行结果对比。对比验证了所用曲面涡格法与XFOIL软件气动计算结果。算例结果表明:鱼骨柔性翼段大变形下气动弹性效应显著,相比传统线性静气动弹性分析方法,非线性静气动弹性分析方法得到的鱼骨柔性翼段在大变形状态下升力系数最多减少8.28%,力矩系数最多减少6.86%,且能准确快速得到真实变形结果,更具有实际工程应用价值。
关键词
鱼骨柔性翼段
几何非线性
曲面涡格法(VLM)
结构大变形
静气动弹性分析
Keywords
fishbone flexible wing
geometric nonlinearity
non-planar Vortex Lattice method(VLM)
large structural deformation
static aeroelasticity analysis
分类号
V221.8 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
考虑几何非线性效应的大展弦比机翼气动弹性分析
被引量：
6
3
作者
杨智春
张惠
谷迎松
宋淼
机构
西北工业大学航空学院结构动力学与控制研究所
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2014年第16期72-75,共4页
基金
国家自然科学基金(11072198
11102162)
+1 种基金
高等学校学科创新引智计划(B07050)
西北工业大学基础研究基金(NPU-FFR-JC20120210)
文摘
针对飞机飞行过程中因受气动载荷作用、机翼几何非线性效应影响气动弹性稳定性,提出考虑结构大变形几何非线性效应的大展弦比机翼气动弹性特性分析方法。通过对MSC.Nastran软件二次开发实现该方法的计算流程。考虑大展弦比机翼几何大变形对气动面网格构型影响,在每个迭代步对气动面网格进行更新,求出大展弦比机翼在给定飞行状态下的静气动弹性变形,获得考虑机翼结构几何非线性效应的刚度矩阵,并进行机翼颤振特性分析。对大展弦比机翼模型进行气动弹性特性分析计算表明,与线性气动弹性分析结果相比,考虑机翼结构大变形几何非线性效应,机翼静气动弹性变形会影响机翼动力学特性,使机翼扭转频率明显下降,导致机翼几何非线性颤振速度低于线性颤振速度。
关键词
几何非线性
大展弦比机翼
大变形
静气动弹性分析
非线性颤振
Keywords
geometric nonlinearity
large aspect ratio wing
large deformation
static aeroelasticity
nonlinear flutter
分类号
V215.3 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于POD和代理模型的静气动弹性分析方法
李凯
杨静媛
高传强
叶坤
张伟伟
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
6
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职称材料
2
鱼骨柔性翼段线性/非线性静气动弹性对比分析
冒森
杨超
谢长川
陈智盈
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
1
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下载PDF
职称材料
3
考虑几何非线性效应的大展弦比机翼气动弹性分析
杨智春
张惠
谷迎松
宋淼
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2014
6
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职称材料
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