[发明专利]一种地面颤振试验中气动力模型的重构方法

说明书

本发明实施例公开了一种地面颤振试验中气动力模型的重构方法，该重构方法利用模态振型激励、物理坐标和模态坐标转换以及插值点缩聚的方法，实现了气动力模型的重构；重构过程中，通过对参与颤振的模态进行振型激励，获取频域和模态坐标下气动力影响系数矩阵，进行物理量在模态坐标和物理坐标下的转换，通过遗传算法对插值点进行优化配置，实现插值点的缩聚，最后通过有理函数拟合的方式，将频域气动力拟合到时域，获得满足地面颤振试验要求的气动力模型。本发明实施例提供的重构方法具有精度高、计算效率高、模型重构流程简单易行的优势；实现了提高地面颤振试验在跨音速区域的测试精度，从而扩展地面颤振试验的适用范围的效果。

技术领域

本申请涉及但不限于气动弹性试验技术领域，尤指一种地面颤振试验中气动力模型的重构方法。

背景技术

颤振是一种典型的流固耦合现象。目前常用的验证手段主要包括风洞试验和飞行试验两种，鉴于上述两种试验存在一定的风险，并且试验周期较长、成本较高，目前提出一种基于地面振动试验的地面颤振试验系统，可在地面进行颤振特性的模拟与测试。

地面颤振试验的一个关键在于要在地面重构结构的气动力模型，该气动力模型以结构响应为输入，实施重构出结构的非定常气动力。目前常用的气动力模型是基于线化小扰动假设的频域气动力模型，该模型在亚音速和超音速范围内计算结果较为准确，但是在跨音速区域，上述模型的计算精度很难满足工程要求。目前在跨音速气动力计算中，CFD方法的精度较高，但是由于CFD为时域方法，计算耗时，不能满足地面颤振对气动力模型的实时性要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种地面颤振试验中气动力模型的重构方法，以实现提高地面颤振试验在跨音速区域的测试精度，从而扩展地面颤振试验的适用范围。

本发明实施例提供一种地面颤振试验中气动力模型的重构方法，包括：

步骤1，对参与颤振的模态进行振型激励，获取频域坐标和模态广义坐标下的气动力影响系数矩阵；

步骤2，将模态广义坐标下的气动力影响系数矩阵转换至物理坐标下，得到频域坐标和物理坐标下的气动力影响系数矩阵；

步骤3，对插值点进行优化配置，对优化后的插值点进行插值矩阵的降阶，实现插值点的缩聚，所述插值点指激振点和拾振点两者共点；

步骤4，采用降阶后的插值矩阵对步骤2得到的气动力影响系数矩阵转进行变换，获得缩聚后的频域坐标和物理坐标下的气动力影响系数矩阵转；

步骤5，对步骤4获得的气动力影响系数矩阵转进行有理函数拟合处理，将频域气动力拟合到时域气动力，获得缩聚后的时域坐标和物理坐标下的气动力模型。

可选地，如上所述的地面颤振试验中气动力模型的重构方法中，所述步骤1包括：

利用振型激励的方式建立气动力模型，采用定频激励的方式，通过计算一系列频率下的气动力建立不同减缩频率下的所述气动力影响系数矩阵。

可选地，如上所述的地面颤振试验中气动力模型的重构方法中，所述步骤1包括：

步骤a，对结构进行有限元分析，获取所述结构的模态振型信息；

步骤b，在结构域中设置结构强迫位移运动，分别以不同的模态振型作为强迫位移，对所述结构进行强迫位移激励；

步骤c，划分气动网格，并设置耦合求解，进行耦合求解，在结果文件中提取结构节点的气动力；

步骤d，对步骤c中的气动力进行模态分析，获得各阶模态的气动力分量，所述气动力分量为所述步骤1得到的气动力影响系数矩阵中的一行元素。

可选地，如上所述的地面颤振试验中气动力模型的重构方法中，所述对参与颤振的模型进行振型激励，获取频域坐标和模态广义坐标下的气动力影响系数矩阵，还包括：