地面试验非定常气动力加载方法技术

本发明专利技术公开了一种地面试验非定常气动力加载方法，用于解决现有非定常气动力加载方法实用性差的技术问题。技术方案是首先对试验结构测量点数据进行处理，其次采用常体积转换法实现从分布式非定常气动力到激振集中力的减缩，再建立基于计算流体力学的非定常气动力降阶模型，将基于Volterra级数的非定常气动力降阶模型转换成状态空间形式。由于采用常体积转换法实现从分布式非定常气动力到激振集中力的减缩，同时适用于二维和三维复杂表面；基于Volterra级数理论建立基于计算流体力学的非定常气动力降阶模型，计算精度高，刻画非线性系统能力强，使用系统最小特征实现算法将降阶模型转换成状态空间形式便于工程应用，实用性好。

Unsteady Aerodynamic Loading Method for Ground Test

The invention discloses an unsteady aerodynamic loading method for ground test, which is used to solve the technical problem of poor practicability of the existing unsteady aerodynamic loading method. The technical scheme is to process the measured data of the test structure firstly, and then reduce the distributed unsteady aerodynamic force to the concentrated excitation force by using the constant volume transformation method. Then, the unsteady aerodynamic reduction model based on computational fluid dynamics is established, and the unsteady aerodynamic reduction model based on Volterra series is transformed into the state space form. Because the constant volume conversion method is used to reduce the distributed unsteady aerodynamic force to the concentrated force of excitation, it is also suitable for two-dimensional and three-dimensional complex surfaces. Based on Volterra series theory, an unsteady aerodynamic reduction model based on computational fluid dynamics is established, which has high calculation accuracy and strong ability to describe the nonlinear system. The reduced model is converted into form by using the algorithm of minimum system characteristics. The form of state space is convenient for engineering application and has good practicability.

【技术实现步骤摘要】
地面试验非定常气动力加载方法
本专利技术涉及一种非定常气动力加载方法，特别涉及一种地面试验非定常气动力加载方法。
技术介绍
为了得到飞行器的结构性能，通常需要采用风洞试验的方法，但是风洞试验成本较高，而且对于一些特殊的试验，试验模型设计工作、飞行工况的真实模拟会变得非常复杂。因此，国内外研究人员尝试采用地面试验来代替常规风洞试验，即称之为干风洞试验。文献“GVT-BASEDGROUNDFLUTTERTESTWITHOUTWINDTUNNEL，52ndAIAA/ASME/ASCE/AHS/ASCStructures,StructuralDynamicsandMaterialsConference，AIAAPaper2011-1942,2011”公开了一种应用于地面干风洞试验的非定常气动力加载方法，该法采用无限平板样条插值法实现非定常气动力减缩，利用工程算法如活塞理论或者偶极子格网法建立非定常气动力降阶模型，对矩形铝合金平板进行了气动弹性分析，利用该法进行地面试验得到的平板颤振边界与参考值吻合的较好。文献公开的方法适用于干风洞试验，相比于风洞试验可以显著降低试验成本并提高试验效率。文献所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地面试验非定常气动力加载方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、对试验结构测量点数据进行处理，在小变形情况下，结构变形表达为固有振型的叠加形式，即

【技术特征摘要】
1.一种地面试验非定常气动力加载方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、对试验结构测量点数据进行处理，在小变形情况下，结构变形表达为固有振型的叠加形式，即其中，x为结构实际位移变形，φi为第i阶振型信息，ξi为第i阶广义位移；记xc为测量点采集得到的位移变形信息，Φc为测量点对应的振型信息，ξc为广义位移，将式(1)改写为矩阵表达形式：xc＝Φcξc(2)根据式(2)得到由测量点变形表达的广义位移采集到测量点变形信息之后通过式(3)计算得到广义位移；步骤二、采用常体积转换法实现从分布式非定常气动力到激振集中力的减缩，在结构网格中为每一个气动网格节点寻找最小三角形；具体的搜索过程为，对每一个气动网格节点ga，寻找包含该气动网格节点的四边形结构网格单元，通过面积坐标法实现；气动网格投影点与四个结构节点组成四个三角形，面积分别为A1、A2、A3和A4；四边形网格的面积为A，该四边形结构网格单元包含该气动网格投影点时面积之比为(A1+A2+A3+A4)/A＝1.0+ε，ε是给定误差；包含气动网格投影点的结构单元四个顶点构成四个相邻的结构三角形，通过面积坐标的方法判断包含气动节点的三角形单元，气动网格点到结构三角形顶点的距离Li表示为其中，(xa,ya,za)是气动网格点ga的坐标，是第m个结构三角形第i个顶点坐标；第m个三角形的最大距离为根据式(5)，具有最小的三角形就是关于气动网格点ga的最小结构三角形；将常体积变换插值过程用标量方程组表述，在每一个ga所对应的最小结构三角形单元中，(x1,y1,z1)，(x2,y2,z2)和(x3,y3,z3)表示结构三个顶点坐标，(x,y,z)表示三角单元内某一任意点gs的坐标；结构三角单元组成的平面方程为式中，α+β+γ＝1；ga与结构三角单元组成的四面体体积为V＝1/3SH，S是结构三角单元的面积，H是气动点到结构三角单元平面的距离，有式中，l、m和n...

【专利技术属性】
技术研发人员：权恩欠，徐敏，李广宁，闫循良，安效民，张忠，郭静，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61