适用任意气动参数和模态振型的气动力降阶建模方法技术

本发明专利技术公开了一种适用任意气动参数和模态振型的气动力降阶建模方法，属于数值计算技术领域，包括步骤：S1：构建基模态振型；S2：基于基模态振型，训练适用于任意气动参数的回归径向基网络模型；S3：将训练好的所述回归径向基网络模型与结构力学方程耦合，在任意气动参数下对具有任意模态振型的结构进行气动弹性分析。本发明专利技术可以快速、准确地计算任意振型结构在任意气动参数下所受到的气动力载荷，最终服务于飞行模拟、热气动弹性分析、飞行器设计等需要同时任意改变气动参数和结构模态振型的场景。场景。场景。

【技术实现步骤摘要】
适用任意气动参数和模态振型的气动力降阶建模方法


[0001]本专利技术涉及数值计算
，更为具体的，涉及一种适用任意气动参数和模态振型的气动力降阶建模方法。

技术介绍

[0002]对于航空航天飞行器而言，气动弹性问题往往会对飞行带来不利影响，某些气动弹性现象（如颤振、阵风响应等）甚至会导致机毁人亡的惨痛悲剧，因此气动弹性分析对于飞行器设计至关重要。
[0003]气动弹性问题涉及空气动力学和结构力学等学科，其中空气动力学为结构力学分析提供气动力载荷，而结构力学分析得到结构在气动力载荷下的变形或振动情况。由于风洞试验和试飞价格昂贵、危险性高，因此目前大部分气动弹性分析主要依靠计算机模拟。目前，在气动弹性计算模拟中，气动力载荷具有两种主流的计算手段：工程算法和数值模拟方法，然而这两种方法各有利弊：工程算法效率较高，但精度较低、普适性较差；数值模拟方法求解精度高，普适性好，但需要消耗大量的计算资源，效率较低。因此，气动弹性计算模拟中的气动力载荷计算面临着效率与精度的矛盾。
[0004]为了解决上述矛盾，采用气动力降阶模型计算气动力载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用任意气动参数和模态振型的气动力降阶建模方法，其特征在于，包括：S1：构建基模态振型；S2：基于基模态振型，训练适用于任意气动参数的回归径向基网络模型，所述回归径向基网络模型为径向基神经网络，且其输入包含上一时刻该径向基神经网络的输出，使其具备考虑历史时刻动态特征的能力；S3：将训练好的所述回归径向基网络模型与结构力学方程耦合，在任意气动参数下对具有任意模态振型的结构进行气动弹性分析。2.根据权利要求1所述的适用任意气动参数和模态振型的气动力降阶建模方法，其特征在于，在步骤S1中，所述构建基模态振型，包括如下子步骤：构造m个基模态振型，，其中p为结构有限元节点坐标，m为任意给定的正整数；对于该结构的n个模态振型,，n为任意给定正整数，采用m个基模态振型线性叠加表示，见公式（1）：(1)其中代表第个模态振型关于第个基模态振型的叠加系数，的集合构成叠加系数矩阵，的行数为m，列数为n。3.根据权利要求2所述的适用任意气动参数和模态振型的气动力降阶建模方法，其特征在于，在步骤S2中，所述基于基模态振型，训练适用于任意气动参数的回归径向基网络模型，包括子步骤：S21，给定m个信号，其中，t为时间；是一列数据，其中的每一个数值代表对应时刻下第i个基模态振型的振幅；m个信号被称为基广义位移；S22，启动流场数值模拟求解器计算机软件，所述流场数值模拟求解器计算机软件利用流体力学数值计算方法来模拟真实流场，给定气动参数，根据所给定的基广义位移，按照公式（2）对物面施加随时间变化的强迫运动：(2)S23，在流场数值求解完成后，利用公式（3），将求解得到的每一时刻的表面压强变换为m个关于基模态振型的基广义气动力系数：(3)在公式（3）中，q代表来流动压，ds代表面积分微元，公式（3）实际上是在对表面压强和基模态振型的乘积做面积分；S24，给定一系列不同的气动参数，在这些气动参数下重复步骤S21~步骤S23，得到一组关于不同气动参数的数据对
‑
，，作为训练数据集；S25，基于所述训练数据集，训练回归径向基网络模型，此模型的输入包括气动参数和
基广义位移，输出为基广义气动力系数；S26，训练完毕后，回归径向基网络模型即能代替流场数值求解器，根据任意气动参数和任意基广义位移信号得到对应的基广义气动力系数响应。4.根据权利要求3所述的适用任...

【专利技术属性】
技术研发人员：王梓伊，李思逸，刘磊，刘深深，杨肖峰，蔡兴考，杜雁霞，桂业伟，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：