本文關(guān)鍵詞：跨聲速機(jī)翼氣動彈性優(yōu)化設(shè)計

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【摘要】：基于線化理論的氣動力模型計算量小,廣泛應(yīng)用于亞聲速和超聲速氣動彈性分析和氣動彈性優(yōu)化設(shè)計,但線化理論無法考慮到跨聲速區(qū)域非定常氣動力的非線性效應(yīng)。直接基于CFD的氣動彈性分析方法有效解決了跨聲速非線性氣動彈性問題,但直接基于CFD的氣動彈性分析方法計算量大,只適合作為驗證工具進(jìn)行氣動彈性校核,不適用于氣動彈性優(yōu)化設(shè)計�；贑FD的非定常流場降階建模方法極大提高了跨聲速氣動彈性分析效率,但現(xiàn)有的非定常流場降階建模方法都基于給定的物理振型,建立的非定常流場降階模型只能用于給定物理振型的氣動彈性分析。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時,物理振型發(fā)生變化,需重新建立新的降階模型用于新結(jié)構(gòu)的氣動彈性分析,在建立降階模型的過程中,需調(diào)用CFD求解器。因此,如果將現(xiàn)有的非定常流場降階建模方法應(yīng)用于氣動彈性優(yōu)化設(shè)計,則意味著CFD求解器的反復(fù)調(diào)用,CFD求解器反復(fù)調(diào)用帶來的計算量問題限制了現(xiàn)有的非定常流場降階建模方法在氣動彈性優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用。為此,提出一種不基于實際物理振型的非定常氣動力降階建模方法,該方法可用于計算氣動外形確定但結(jié)構(gòu)任意的機(jī)翼在模態(tài)激勵信號作用下的模態(tài)氣動力,利用模態(tài)激勵信號和模態(tài)氣動力建立基于物理振型的非常氣動力降階模型,耦合結(jié)構(gòu)模型,得到氣動彈性系統(tǒng)降階模型,該模型可快速預(yù)測結(jié)構(gòu)的氣動彈性特性。計算模態(tài)氣動力的方法實際上取代了現(xiàn)有的基于物理振型的降階建模過程中用到的CFD求解器,但是其計算量卻是秒級的。因此,可將提出的顫振分析方法視為適用于任意結(jié)構(gòu)(任意振型)的顫振分析方法,將其應(yīng)用于氣動彈性優(yōu)化設(shè)計,相較于直接基于CFD的氣動彈性分析方法,能夠?qū)⑿侍岣?000倍以上,相較于現(xiàn)有的非定常氣動力降階建模方法,能夠?qū)⑿侍岣?0倍以上。將適用于任意振型的顫振分析方法應(yīng)用于跨聲速機(jī)翼氣動彈性優(yōu)化設(shè)計,采用有效集法和差分進(jìn)化算法分別對機(jī)翼結(jié)構(gòu)進(jìn)行局域優(yōu)化設(shè)計和全局優(yōu)化設(shè)計。用有效集法優(yōu)化時,機(jī)翼結(jié)構(gòu)減重10%至40%。有效集法為局域優(yōu)化算法,用有效集法優(yōu)化得到的結(jié)果為局域最優(yōu)結(jié)果。差分進(jìn)化算法為全局優(yōu)化算法,用差分進(jìn)化算法優(yōu)化得到的結(jié)果為全局最優(yōu)結(jié)果。用差分進(jìn)化算法優(yōu)化得到的機(jī)翼結(jié)構(gòu)要比用有效集法優(yōu)化得到的局域最優(yōu)結(jié)構(gòu)輕15.78%以上。
【關(guān)鍵詞】：降階建模 任意振型 跨聲速 氣動彈性 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V224
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-15
• §1.1 非定常氣動力降階建模概述10-12
• §1.2 機(jī)翼氣動彈性優(yōu)化設(shè)計概述12-13
• §1.3 本文研究目的和主要工作13-15
• 第二章 CFD流場求解15-27
• §2.1 網(wǎng)格技術(shù)15-18
• §2.1.1 非結(jié)構(gòu)混合網(wǎng)格生成15-16
• §2.1.2 運動網(wǎng)格技術(shù)16-18
• §2.2 流動控制方程18-21
• §2.2.1 雷諾平均N-S方程18-20
• §2.2.2 SST湍流模型20-21
• §2.3 控制方程的求解21-27
• §2.3.1 有限體積法21-23
• §2.3.2 空間離散23-24
• §2.3.3 雙時間推進(jìn)24-25
• §2.3.4 邊界條件25-27
• 第三章 非定常氣動力降階建模27-50
• §3.1 適用于固定振型的非定常氣動力降階建模27-29
• §3.2 適用于任意振型的非定常氣動力降階建模29-34
• §3.3 顫振分析方法34-36
• §3.4 ROM-PMS驗證36-37
• §3.5 ROM-AMS驗證37-47
• §3.5.1 基點選擇38-40
• §3.5.2 基于基振型的非定常氣動力降階建模40-42
• §3.5.3 基于振型的廣義氣動力系數(shù)計算42-44
• §3.5.4 顫振分析應(yīng)用44-47
• §3.6 計算效率對比47-49
• §3.7 本章小結(jié)49-50
• 第四章 跨聲速機(jī)翼氣動彈性優(yōu)化設(shè)計50-70
• §4.1 優(yōu)化問題描述50-52
• §4.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)化建模52
• §4.3 優(yōu)化算法52-59
• §4.3.1 fmincon函數(shù)52-54
• §4.3.2 差分進(jìn)化算法54-59
• §4.4 優(yōu)化結(jié)果59-68
• §4.4.1 局域優(yōu)化結(jié)果59-63
• §4.4.2 全局優(yōu)化結(jié)果63-68
• §4.5 本章小結(jié)68-70
• 第五章 研究工作總結(jié)與展望70-72
• §5.1 研究工作總結(jié)70
• §5.2 研究工作展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-78
• 碩士期間發(fā)表論文及獲得獎勵78-79
• 致謝79-80

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李少華;楊智春;谷迎松;趙德玉;;復(fù)合材料連翼的氣動彈性剪裁研究[J];西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2008年03期

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本文編號：946485