【摘要】：本文對(duì)高速列車設(shè)計(jì)中廣泛討論的車窗及車身蒙皮等壁板結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)彈性相關(guān)問題進(jìn)行研究,基于Volterra級(jí)數(shù)理論和CFD數(shù)值模擬對(duì)低速流壁板氣動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行識(shí)別與預(yù)測。具體工作如下:1.選取非定常氣動(dòng)力降階模型中的Volterra級(jí)數(shù)理論作為系統(tǒng)辨識(shí)方法,著眼于系統(tǒng)外部輸入輸出特征,選取脈沖響應(yīng)法識(shí)別Volterra核,并建立相應(yīng)的Volterra級(jí)數(shù)模型。基于Volterra級(jí)數(shù)理論預(yù)測了弱非線性電路系統(tǒng)的Riccati方程、單自由度受迫振動(dòng)系統(tǒng)和二維簡支壁板氣彈簡化系統(tǒng)三個(gè)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的響應(yīng),并進(jìn)行了變參分析,討論了該法對(duì)弱非線性問題的適用性;2.總結(jié)了各類數(shù)值模擬湍流模型的適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn),最終選擇標(biāo)準(zhǔn)k-?模型進(jìn)行后續(xù)研究,選擇彈簧光順法和網(wǎng)格重構(gòu)作為動(dòng)網(wǎng)格方法,通過對(duì)用戶自定義函數(shù)進(jìn)行二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)了既定的網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)控制;3.以經(jīng)典的二維圓柱繞流模型為例,基于Volterra級(jí)數(shù)理論對(duì)系統(tǒng)作剛體運(yùn)動(dòng)時(shí)的氣動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行預(yù)測。通過UDF控制圓柱進(jìn)行上下沉浮式的剛體運(yùn)動(dòng),通過對(duì)比CFD計(jì)算升力值和Volterra級(jí)數(shù)模型預(yù)測升力值發(fā)現(xiàn),對(duì)于包含隨機(jī)運(yùn)動(dòng)在內(nèi)的小幅運(yùn)動(dòng)的圓柱表面升力的預(yù)測有較高的精度;4.選取低速流中的二維懸臂板作為本文的研究對(duì)象,根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)將彈性結(jié)構(gòu)的位移寫作模態(tài)疊加,通過UDF將懸臂板前三階模態(tài)坐標(biāo)分別作為三個(gè)位移信號(hào)輸入,建立壁板Volterra級(jí)數(shù)模型。構(gòu)造包括隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的任意運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)了基于Volterra級(jí)數(shù)理論的氣動(dòng)力響應(yīng)預(yù)測,與CFD數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比結(jié)果表明:預(yù)測結(jié)果較好,精度較高�；赩olterra級(jí)數(shù)的氣動(dòng)力響應(yīng)預(yù)測結(jié)果,對(duì)壁板上壓力分布特性進(jìn)行了初步分析。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O35;U270.1
【圖文】：

圖 4-2 計(jì)算網(wǎng)格圖 4-2 所示網(wǎng)格單元數(shù)為 7800，節(jié)點(diǎn)數(shù)為 8010。由于數(shù)值模擬的精度與網(wǎng)格疏密關(guān)系極大，網(wǎng)格越密計(jì)算精度越好但將伴隨計(jì)算量相應(yīng)增大，因此在不影響計(jì)算精度的情況下，選取合適規(guī)模的網(wǎng)格能夠極大地提高計(jì)算效率。所以，數(shù)值模擬前的網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證極為重要。本文選取三套網(wǎng)格進(jìn)行驗(yàn)證，圖 4-2 中網(wǎng)格規(guī)模乘以二作為第一套網(wǎng)格，網(wǎng)格單元數(shù)為 16200，名為 W1；圖 4-2 中網(wǎng)格名為 W2；圖 4-2 中網(wǎng)格規(guī)模除以二作為第三套網(wǎng)格，網(wǎng)格單元數(shù)為 3800，名為 W3。現(xiàn)選取數(shù)據(jù)監(jiān)測點(diǎn)為圖 4-2 中圓柱上方十字標(biāo)記處，在 5m/s 入口流速下監(jiān)測該點(diǎn)流速，三套網(wǎng)格計(jì)算結(jié)果如圖 4-3 所示。

圖 4-4 圓柱表面升力時(shí)程曲線如圖 4-4 所示，在迭代至 500 步左右時(shí)，升力呈穩(wěn)定周期性變化，可推斷此時(shí)流場達(dá)到穩(wěn)態(tài)。此時(shí)刻速度云圖如圖 4-5 所示：

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第 39 頁5.3.2 網(wǎng)格劃分及無關(guān)性驗(yàn)證根據(jù)模型特性，對(duì)二維懸臂板模型采用自由化網(wǎng)格劃分，在板近場區(qū)域局部加密以適應(yīng)復(fù)雜流動(dòng)特性，在遠(yuǎn)離板面的區(qū)域網(wǎng)格設(shè)置疏松以在保證計(jì)算精度的前提下減少計(jì)算量。選取一套網(wǎng)格如圖 5-3 所示：

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3 馮慶紅;;Lotka-Volterra生態(tài)數(shù)學(xué)模型的歷史演進(jìn)[J];考試周刊;2016年99期

4 Raed S. Batahan;;Volterra Integral Equation of Hermite Matrix Polynomials[J];Analysis in Theory and Applications;2013年02期

5 吳宇;周察金;唐敏;;一類非線性Volterra-Fredholm型積分不等式的注記[J];宜賓學(xué)院學(xué)報(bào);2009年12期

6 鄭綠洲;鄭榮臻;;關(guān)于Volterra型隨機(jī)微分方程的一點(diǎn)注記[J];湖北師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年03期

7 徐侃;姜國;;一類Volterra型隨機(jī)微分方程解的指數(shù)p-穩(wěn)定性[J];湖北師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年04期

8 陳芳啟,田瑞蘭;Existence of Solutions to Nonlinear Impulsive Volterra Integral Equations in Banach Spaces[J];Transactions of Tianjin University;2005年02期

9 劉海英,羅吉貴,趙曉華;ON CRITERIA FOR GLOBAL STABILITY OF N-DIMENSIONAL LOTKA-VOLTERRA SYSTEMS[J];Annals of Differential Equations;2003年03期

10 王儒智;Banach空間非線性脈沖Volterra積分方程的L_(loc)~p解[J];山東師大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年03期

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2 ;Near-Optimal Controls for a Class of Volterra Integral Systems with Nonlinear Time Delays[A];第25屆中國控制會(huì)議論文集（上冊）[C];2006年

3 ;Existence Theory for Single and Multiple Positive Periodic Solutions to Volterra Integro-Differential Equations[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference（CCDC）[C];2011年

4 牛超;盧世坤;李夕海;;地球變化磁場時(shí)間序列的Volterra級(jí)數(shù)自適應(yīng)預(yù)測模型研究[A];國家安全地球物理叢書（九）——防災(zāi)減災(zāi)與國家安全[C];2013年

5 Xiuyan Peng;Zhiguo Men;Xingmei Wang;Shuli Jia;;The Ship Motion Prediction Approach Based on BP Neural Network to Identify Volterra Series Kernels[A];第26屆中國控制與決策會(huì)議論文集[C];2014年

6 程長明;彭志科;賀書文;孟光;;基于小波平衡法和B樣條小波的Volterra核函數(shù)辨識(shí)方法[A];中國力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

7 ;A Method of LCD Motion De-blur Based-on the Volterra System Identification[A];第24屆中國控制與決策會(huì)議論文集[C];2012年

8 孫冬梅;李永新;;基于Volterra級(jí)數(shù)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性系統(tǒng)建模[A];首屆信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2003年

9 Hoda Moodi;Danyal Bustan;;On Identification of Nonlinear Systems Using Volterra Kernels Expansion on Laguerre and Wavelet Function[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年

10 劉中華;耿建華;朱位秋;;時(shí)滯Lotka-Volterra生態(tài)系統(tǒng)隨機(jī)分析[A];The 5th 全國動(dòng)力學(xué)與控制青年學(xué)者研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

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本文編號(hào)：2763618