高超聲速舵面熱氣動彈性不確定性及全局靈敏度分析
本文關(guān)鍵詞： 高超聲速 熱氣動彈性 不確定性分析 全局靈敏度 稀疏網(wǎng)格方法 當?shù)亓骰钊碚?/strong> 出處：《力學(xué)學(xué)報》2016年02期 論文類型：期刊論文
【摘要】：鑒于高超聲速中氣動熱預(yù)測的不確定性影響熱氣動彈性分析的可靠性,提出一種溫度分布參數(shù)化模型,基于此模型,對高超聲速舵面熱氣動彈性中氣動熱的不確定性及全局靈敏度進行分析,分析方法:求解N-S方程得到物面的溫度分布,對此溫度分布進行參數(shù)化,分別采用蒙特卡羅模擬(Monte Carlo simulation,MCS)方法和稀疏網(wǎng)格數(shù)值積分(spare grid numerical integration,SGNI)方法生成不確定性及全局靈敏度分析所需樣本,對所有樣本都進行熱氣動彈性分析,熱氣動彈性分析過程為:由樣本得到溫度分布,基于此溫度分布,考慮熱應(yīng)力和材料屬性的影響,對結(jié)構(gòu)進行模態(tài)分析,將結(jié)構(gòu)模態(tài)插值到氣動網(wǎng)格,采用基于CFD的當?shù)亓骰钊碚撨M行了氣動彈性分析.分別在兩種飛行狀態(tài)下進行分析,計算結(jié)果表明:(1)M=5,H=15 km,結(jié)構(gòu)固有頻率和顫振分析結(jié)果的變異系數(shù)約為5.83%;(2)M=6,H=15 km,結(jié)構(gòu)和顫振分析結(jié)果的變異系數(shù)約為8.84%.兩種狀態(tài)下,兩個不確定參數(shù)的全局靈敏度都在50%左右,兩者耦合作用很小,約為0.與MCS方法相比,SGNI方法顯著的提高了不確定性分析效率.
[Abstract]:Since the uncertainty of aerodynamic heat prediction in hypersonic velocities affects the reliability of thermal Aeroelastic analysis, a parameterized model of temperature distribution is proposed based on this model. The uncertainty and global sensitivity of aerodynamic heat in the thermo-Aeroelasticity of hypersonic rudder surface are analyzed. The temperature distribution of the surface is obtained by solving the N-S equation, and the temperature distribution is parameterized. Monte-Carlo simulation Monte Carlo simulation method and sparse grid numerical integration method are used to generate samples for uncertainty and global sensitivity analysis. The thermo-Aeroelastic analysis process is as follows: the temperature distribution is obtained from the sample. Based on the temperature distribution, considering the influence of thermal stress and material properties, the modal analysis of the structure is carried out, and the structural modal is interpolated to the pneumatic mesh. Aeroelastic analysis based on the local flow piston theory based on CFD is carried out. The calculated results show that the variation coefficients of the natural frequencies and flutter analysis results are about 5.83mand 5.83km and 8.84km respectively. The global sensitivity of the two uncertain parameters is about 50% in both states, the calculated results show that the variation coefficients of the structural and flutter analysis results are about 15 km, and the coefficients of variation of the structural and flutter analysis results are about 5.83 km and 8.84 km.The global sensitivity of the two uncertain parameters is about 50%, and the global sensitivity of the two uncertain parameters is about 50%. The coupling effect between the two methods is very small, about 0. Compared with the MCS method, the efficiency of uncertainty analysis is improved significantly.
【作者單位】： 西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金重點資助項目(91216202)
【分類號】：V211.47
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，本文編號：1507208
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