【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)的實(shí)施方式涉及數(shù)據(jù)處理，更具體地，本專利技術(shù)的實(shí)施方式涉及一種超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析方法、裝置及設(shè)備。
技術(shù)介紹
1、本部分旨在為權(quán)利要求書中陳述的本專利技術(shù)的實(shí)施方式提供背景或上下文。此處的描述不因?yàn)榘ㄔ诒静糠种芯统姓J(rèn)是現(xiàn)有技術(shù)。
2、隨著航空航天技術(shù)的飛速發(fā)展，超聲速飛行器在軍事和民用領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力和價(jià)值。然而，這類飛行器在高速飛行過程中面臨復(fù)雜的氣動(dòng)熱環(huán)境，其氣動(dòng)特性和熱環(huán)境效應(yīng)對(duì)飛行器的結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定性和性能具有顯著影響。
3、傳統(tǒng)的飛行器氣動(dòng)特性分析方法，如采用高精度數(shù)值模擬方法進(jìn)行氣動(dòng)熱環(huán)境分析時(shí)，例如通過計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（computational?fluid?dynamics，cfd）求解器來求解納維-斯托克斯方程（navier-stokes?equations，n-s方程）及一些近似表達(dá)式，需要消耗大量的計(jì)算資源和時(shí)間，難以準(zhǔn)確、快速地估算其氣動(dòng)特性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、在本上下文中，本專利技術(shù)的實(shí)施方式期望提供一種超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析方法、裝置及設(shè)備。
2、在本專利技術(shù)實(shí)施方式的第一方面中，提供了一種超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析方法，包括：
3、從預(yù)先構(gòu)建的處于熱環(huán)境下的超聲速飛行器的有限元模型中獲取模型參數(shù)；其中，所述模型參數(shù)中包含所述有限元模型的熱剛度矩陣；
4、對(duì)所述模型參數(shù)進(jìn)行正交模態(tài)分析，得到熱環(huán)境下的振動(dòng)模態(tài)特性數(shù)據(jù)；
5、基于顫振運(yùn)
6、將所述振動(dòng)模態(tài)特性數(shù)據(jù)和所述顫振特性數(shù)據(jù)確定為所述超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性數(shù)據(jù)。
7、在本實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)施例中，在所述得到熱環(huán)境下的顫振特性數(shù)據(jù)之后，所述方法還包括：
8、基于所述顫振特性數(shù)據(jù)對(duì)所述有限元模型中的機(jī)翼有限元模型進(jìn)行仿真，得到所述機(jī)翼有限元模型的顫振速度；
9、基于所述顫振速度對(duì)所述機(jī)翼有限元模型的梁單元的橫截面積進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的所述梁單元的橫截面積。
10、在本實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)施例中，所述對(duì)所述模型參數(shù)進(jìn)行正交模態(tài)分析，得到熱環(huán)境下的振動(dòng)模態(tài)特性數(shù)據(jù)，包括：
11、根據(jù)所述模型參數(shù)中的熱剛度矩陣、加速度、位移以及質(zhì)量矩陣，確定所述有限元模型的自由振動(dòng)方程；
12、確定所述自由振動(dòng)方程中的所述位移的目標(biāo)表達(dá)式；
13、將所述自由振動(dòng)方程和所述目標(biāo)表達(dá)式進(jìn)行聯(lián)立，得到廣義特征方程；
14、對(duì)所述廣義特征方程進(jìn)行正交模態(tài)分析，得到所述有限元模型的n階固有振型向量以及與所述n階固有振型向量對(duì)應(yīng)的固有振動(dòng)頻率；
15、將所述n階固有振型向量以及所述固有振動(dòng)頻率確定為熱環(huán)境下的振動(dòng)模態(tài)特性數(shù)據(jù)。
16、在本實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)施例中，其中，所述自由振動(dòng)方程為：
17、
18、其中，m表示所述質(zhì)量矩陣，表示所述加速度，表示所述熱剛度矩陣，x表示所述位移；
19、所述位移的目標(biāo)表達(dá)式為：
20、
21、其中，t表示時(shí)間，θ表示預(yù)設(shè)參數(shù)；
22、所述廣義特征方程為：
23、
24、其中，φ表示所述n階固有振型向量，ω表示所述n階固有振型向量對(duì)應(yīng)的固有振動(dòng)頻率。
25、在本實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)施例中，所述基于顫振運(yùn)動(dòng)方程對(duì)所述模型參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到熱環(huán)境下的顫振特性數(shù)據(jù)，包括：
26、基于所述模型參數(shù)確定所述有限元模型的顫振運(yùn)動(dòng)方程；其中，所述模型參數(shù)中至少包括質(zhì)量矩陣、剛度矩陣、擾動(dòng)速度、機(jī)翼弦長、位移列陣、機(jī)翼表面的來流密度、縮減頻率、結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)以及波數(shù)域上的廣義氣動(dòng)力矩陣；
27、確定所述顫振運(yùn)動(dòng)方程對(duì)應(yīng)的狀態(tài)空間方程；
28、基于所述狀態(tài)空間方程確定顫振頻率和目標(biāo)阻尼；
29、將所述顫振頻率和所述目標(biāo)阻尼確定為熱環(huán)境下的顫振特性數(shù)據(jù)。
30、在本實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)施例中，其中，所述顫振運(yùn)動(dòng)方程為：
31、
32、其中，v表示所述擾動(dòng)速度，b表示所述機(jī)翼弦長，m表示所述質(zhì)量矩陣，k表示所述剛度矩陣，表示所述位移列陣，ρ表示所述機(jī)翼表面的來流密度，k表示所述縮減頻率，g表示所述結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)，表示所述波數(shù)域上的廣義氣動(dòng)力矩陣；
33、所述顫振頻率的計(jì)算公式為：
34、
35、所述目標(biāo)阻尼的計(jì)算公式為：
36、。
37、在本專利技術(shù)實(shí)施方式的第二方面中，提供了一種超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析裝置，包括：
38、獲取單元，用于從預(yù)先構(gòu)建的處于熱環(huán)境下的超聲速飛行器的有限元模型中獲取模型參數(shù)；其中，所述模型參數(shù)中包含所述有限元模型的熱剛度矩陣；
39、分析單元，用于對(duì)所述模型參數(shù)進(jìn)行正交模態(tài)分析，得到熱環(huán)境下的振動(dòng)模態(tài)特性數(shù)據(jù)；
40、計(jì)算單元，用于基于顫振運(yùn)動(dòng)方程對(duì)所述模型參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到熱環(huán)境下的顫振特性數(shù)據(jù)；
41、確定單元，用于將所述振動(dòng)模態(tài)特性數(shù)據(jù)和所述顫振特性數(shù)據(jù)確定為所述超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性數(shù)據(jù)。
42、在本專利技術(shù)實(shí)施方式的第三方面中，提供了一種計(jì)算設(shè)備，所述計(jì)算設(shè)備包括：至少一個(gè)處理器、存儲(chǔ)器和輸入輸出單元；其中，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序，所述處理器用于調(diào)用所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序來執(zhí)行第一方面中任一項(xiàng)所述的方法。
43、在本專利技術(shù)實(shí)施方式的第四方面中，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其包括指令，當(dāng)其在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行第一方面中任一項(xiàng)所述的方法。
44、在本專利技術(shù)實(shí)施方式的第五方面中，提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面中任一項(xiàng)所述的方法。
45、根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施方式的超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析方法、裝置及設(shè)備，可以對(duì)預(yù)先構(gòu)建的處于熱環(huán)境下的超聲速飛行器的有限元模型的參數(shù)進(jìn)行處理，即可以對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行正交模態(tài)分析以及顫振特性分析，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)值方法與工程算法相結(jié)合的飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析，在節(jié)省了計(jì)算資源和時(shí)間的前提下，保證了飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析的準(zhǔn)確性。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析方法，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析方法，在所述得到熱環(huán)境下的顫振特性數(shù)據(jù)之后，所述方法還包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析方法，所述對(duì)所述模型參數(shù)進(jìn)行正交模態(tài)分析，得到熱環(huán)境下的振動(dòng)模態(tài)特性數(shù)據(jù)，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析方法，其中，所述自由振動(dòng)方程為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析方法，所述基于顫振運(yùn)動(dòng)方程對(duì)所述模型參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到熱環(huán)境下的顫振特性數(shù)據(jù)，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析方法，其中，所述顫振運(yùn)動(dòng)方程為：
7.一種超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析裝置，包括：
8.一種計(jì)算設(shè)備，所述計(jì)算設(shè)備包括：
9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其包括指令，當(dāng)其在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行如權(quán)利要求1~6中的任一項(xiàng)所述的方法。
10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析方法，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析方法，在所述得到熱環(huán)境下的顫振特性數(shù)據(jù)之后，所述方法還包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析方法，所述對(duì)所述模型參數(shù)進(jìn)行正交模態(tài)分析，得到熱環(huán)境下的振動(dòng)模態(tài)特性數(shù)據(jù)，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析方法，其中，所述自由振動(dòng)方程為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲速飛行器的熱環(huán)境氣動(dòng)特性分析方法，所述基于顫振運(yùn)動(dòng)方程...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：任子杰，別大衛(wèi)，徐朝陽，丁夢龍，李道春，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：天目山實(shí)驗(yàn)室，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。