[发明专利]飞行器颤振预测分析方法和装置有效
申请号: | 201410008386.0 | 申请日: | 2014-01-08 |
公开(公告)号: | CN104182560B | 公开(公告)日: | 2018-04-06 |
发明(设计)人: | 曾杰 | 申请(专利权)人: | 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心;中国商用飞机有限责任公司 |
主分类号: | G06F17/50 | 分类号: | G06F17/50 |
代理公司: | 北京品源专利代理有限公司11332 | 代理人: | 胡彬 |
地址: | 102211 北京*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 飞行器 预测 分析 方法 装置 | ||
技术领域
本发明实施例涉及飞行器结构性能分析技术,尤其涉及一种飞行器颤振预测分析方法和装置。
背景技术
颤振是结构变形和空气动力相互作用而产生的气动弹性不稳定现象,是弹性结构在气动力、弹性力和惯性力的耦合作用下而发生的振幅不衰减的自激振动。颤振的发生,会导致结构破坏并导致严重事故。因此,对飞行器进行颤振分析是非常重要的,对飞行器的颤振分析贯穿在飞行器设计的整个过程中。颤振研究包括理论颤振研究、风洞颤振试验、地面颤振试验,以及飞行器颤振飞行试验等环节。在飞行器的预先概念设计和初步设计中,由于没有制造出实物进行颤振试验,进行理论颤振分析就显得尤为重要,而且,理论颤振研究还能指导后续的风洞颤振试验和飞行器颤振飞行试验等。
理论颤振问题求解的关键在于获得准确的非定常气动力模型和飞行器结构的有限元模型,以及两个模型之间的耦合。高精度的计算流体动力学方法(Computational Fluid Dynamics,CFD)可以用来模拟在跨越整个马赫范围内(亚、跨、超音速)用于颤振分析的流体动力学特性。有限元法(Finite Element Analysis,FEA)的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解,将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成,对每一单元假定一个合适的近似解,然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件),从而得到问题的解。因而,飞行器结构的有限元模型是采用有限元法得到的,是飞行器结构的近似模型,而且在对飞行器结构进行有限元建模时,所得到的有限元模型也只能代表某一小部分的飞行器结构,不能完整的表示整个飞行器结构,因此存在着一定的不准确性,从而导致颤振预测分析的准确度低。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供一种飞行器颤振预测分析方法和装置,以提高颤振预测分析的准确度。
第一方面,本发明实施例提供了一种飞行器颤振预测分析方法,所述方法包括:
通过配置在飞行器结构上的激振点施加输入信号,且通过配置在飞行器结构上的采集点接收输出信号;
根据所述输入信号和所述输出信号,利用非线性系统辨识算法建立所述飞行器结构的非线性动力学模型;
基于计算流体动力学技术建立非定常气动力模型;
根据所述飞行器结构的非线性动力学模型,对所述非定常气动力模型进行降阶处理,以得到非定常气动力降阶模型;
对所述非线性动力学模型和非定常气动力降阶模型进行流固耦合分析,以对相应的飞行器结构做出颤振预测分析。
第二方面,本发明实施例还提供了一种飞行器颤振预测分析装置,所述装置包括:
信号施加采集模块,用于通过配置在飞行器结构上的激振点施加输入信号,且通过配置在飞行器结构上的采集点接收输出信号;
非线性动力学模型建立模块,用于根据所述输入信号和所述输出信号,利用非线性系统辨识算法建立所述飞行器结构的非线性动力学模型;
非定常气动力模型建立模块,用于基于计算流体动力学技术建立非定常气动力模型;
非定常气动力模型降阶模块,用于根据所述飞行器结构的非线性动力学模型,对所述非定常气动力模型进行降阶处理,以得到非定常气动力降阶模型;
流固耦合分析模块,用于对所述非线性动力学模型和非定常气动力降阶模型进行流固耦合分析,以对相应的飞行器结构做出颤振预测分析。
本发明根据飞行器结构实验获取的输入信号和输出信号,通过利用非线性系统辨识算法建立飞行器结构的非线性动力学模型,基于流体动力学技术建立非定常气动力模型,并进行降阶处理得到非定常气动力降阶模型,然后对飞行器结构的非线性动力学模型和非定常气动力降阶模型进行流固耦合分析,从而对相应的飞行器结构做出颤振预测分析,由于根据实际的飞行器结构进行试验获得飞行器结构的非线性动力学模型,提高了颤振预测分析的准确度。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的飞行器颤振预测分析方法的流程图;
图2是本发明实施例二提供的飞行器颤振预测分析装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
实施例一
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