基于数据驱动的变体机翼跨声速颤振分析
万芸怡，黄锐，刘豪杰
摘要：激波运动和流动分离等诱发的跨声速气动非线性效应，可能会引发变体飞行器的颤振特性随构型显著变化，导致变体机构的轻量化设计面临严峻挑战。本文针对后缘变弯度机翼，提出了基于数据驱动的跨声速气动弹性建模方法，高效且准确地预测了后缘变弯度角度参变过程机翼的颤振边界。首先，发展了基于计算流体动力学的变弯度流-固耦合数值模拟方法，对后缘变弯度机翼的跨声速非定常流动进行高精度模拟，获得给定激励信号下机翼表面的压力快照数据及气动力响应快照数据。然后，利用获得的训练数据，结合本征正交分解和带控制的动态模式分解方法，建立了能够可靠描述机翼运动和气动载荷分布之间关系的低阶状态空间模型。最后，利用所构建的低阶模型，进行了后缘变弯度机翼的跨声速气动力响应和颤振特性预测。数值仿真结果表明，所建立的数据驱动模型能够可靠预测跨声速条件下，后缘变弯度角度参变过程中机翼的非定常气动力、表面压力分布及颤振边界，变弯度角度的增加会使跨声速颤振凹坑提前出现。
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