摘要：介绍了一个使用"降阶模型"建模方法创建的用于海底天然气离心压缩机的磁悬浮推力轴承的模型。这个设计方法解决了大的动态外部负载,如,压缩机喘振或两相流体扰动的情况,并提供了一个比传统的有限元方法更容易、更快捷的建模方法。经过与实际测量数据的比较,验证了推力磁悬浮轴承"降阶模型"建模方法的准确性。

摘要：静气动弹性问题考虑弹性结构与定常气动力间的相互耦合作用,对飞行器的性能和安全具有显著的影响.在现代飞行器设计阶段,计算流体力学(CFD)/计算结构力学(CSD)直接耦合方法是精确考察静气动弹性影响的重要手段.然而,基于CFD技术的气动力仿真手段在耦合过程中计算量大且耗时长,难以满足设计阶段的需求.因此,为了兼顾计算精度与效率,文章采用本征正交分解(POD)和Kriging代理模型相结合的模型降阶方法,替代CFD求解过程并耦合有限元分析(FEA)方法,建立了高效、准确的静气动弹性分析框架.相较于传统的以模态法为主的静气动弹性分析方法,该方法能够解决更为复杂的静气动弹性问题以及提供静气动弹性变形过程中的气动分布载荷.针对典型三维跨声速HIRENASD机翼模型开展的马赫数、迎角变化的算例验证表明:由建立的静气动弹性分析方法与CFD/CSD直接耦合方法计算得到机翼翼梢处的静变形量间的相对误差在5%以内;同时该方法预测静平衡位置处的气动分布载荷的误差在5%以内,静气动弹性分析的计算效率至少提升了6倍.

摘要：基于参数自校正机理在线修正预测模型的广义预测控制（ＧＰＣ）［１］具有自校正控制器的共同问题──对降阶模型存在鲁棒性问题．针对这一问题，本文在文［２～３］的基础上，用频域建模和时域控制相结合的方法，提出了一种对降阶模型鲁棒的新型多步预测控制算法（ＮＬＲＰＣ）．该方法的主要思想是：在时域上设计出具有较大稳定裕度的加权多步预测控制算法，并得到该算法的稳定裕度的定量结果，再用主要频率特性拟会的方法得到对象的降阶模型，以保证建模误差在控制算法的稳定裕度之内．二者结合便形成了本文的算法．理论分析及仿真均表明，该算法对降阶模型是鲁棒的．

摘要：本文在改进的非定常气动力拟合的基础上,运用模态集结法,对颤振主动抑制系统(AFSS)进行了降阶处理,导出了降阶前、后模型参数摄动误差表达式。数值计算结果表明,对选定的计算项目,本文给出的降阶模型和参数摄动误差,在AFSS参数摄动范围内,与全阶模型非常接近;故可用来进行AFSS其他项目的设计和分析。

摘要：运用保留模态法对颤振主动抑制系统(AFSS)作了进一步降阶处理,并用最小二乘拟合法得到了降阶模型的参效摄动误差表达式。数值算例表明,对选定的计算项目,本文给出的降阶模型和参数摄动误差表达式,在AFSS的参数摄动范围内,与全阶模型非常接近,可用来进行AFSS其它项目设计和分析。

摘要：针对带有变弯度后缘的机翼建立了阵风响应分析的数学模型,并开展了阵风响应减缓的仿真研究。采用计算流体力学(CFD)方法计算变弯度后缘给定动态偏转运动下的广义非定常气动力,并基于状态观测器法辨识CFD数据建立后缘动态偏转下的广义气动力模型,采用面元法计算模态运动、阵风引起的广义气动力,利用广义预测控制(GPC)方法设计阵风减缓控制律,在此基础上对变弯度后缘与传统铰链舵面动态气动力特性进行对比。仿真结果表明:基于变弯度后缘的GPC方法能够有效减缓由阵风引起的机翼翼尖加速度响应,翼尖加速度减缓效率为44.33%;相比传统铰链舵面,变弯度后缘偏转时弦向剖面上下表面压力分布更连续,相同舵偏下对机翼动态气动力影响更大,阵风响应减缓效率也更高,采用变弯度后缘进行阵风减缓具有更为广阔的应用前景。

摘要：提出了一种基于快照本征正交分解(POD)的降阶模型实现水泵水轮机瞬态流场快速计算的方法,获得可快速计算水泵水轮机瞬态流场参数的5阶POD模型.将特征线法(MOC)有压管道、水轮机控制系统等与降阶模型串联并求解抽蓄电站甩负荷工况的全流道水力特性.通过对全流道的传统数值模型、MOC-POD模型与实测数据对比获取误差值,可以得出:新模型获取进出口压力的均方根误差与最大相对误差均小于传统模型,且仿真时间减少约98%,证明新方法对甩负荷过程参数模拟具有准确性与高效性.

摘要：计算流体力学(CFD)方法不仅仅起到数值模拟的作用,它本身是一个复杂的非线性系统。在流动稳定性分析、气动弹性分析、优化设计以及流动控制等领域,从系统的角度出发,对CFD数学模型线性化后,可以对模型的系统矩阵进行定量分析获得更多的系统特性。但是CFD数学模型往往非常复杂且阶数很高,因此其线性化系统矩阵的获得比较困难。鉴于此,采用人工编程和自动微分相结合,构造有限体积法并行CFD模型的线性化系统矩阵。其中自动微分只被用来得到每个界面通量的局部雅可比矩阵,而采用人工编程方法来实现并行环境下的稀疏雅可比矩阵的组装。线性化系统的并行求解采用了块雅可比预处理的广义最小残量法,每个并行进程内部则采用零填充不完全LU分解预处理。为了验证这种线性化方法,上述方法被用于:1NACA 0012翼型的非定常绕流线性系统构造与求解;2NACA 0012翼型稳态流动的伴随方程构造与求解;3AGARD wing 445.6机翼颤振问题降阶建模。上述三个算例的结果与CFD模拟的吻合一致。

摘要：基于自洽平均微观力学W-T(Wakashima-Tsukamoto)模型和拉丁超立方抽样,建立一种功能梯度平板热力耦合概率分析方法。以材料物理属性和空间分布的不确定性随机参数作为概率分析的输入,以热应力作为输出,基于本征正交分解POD(Proper Orthogonal Decomposition)对热应力的随机时间历程进行变量减缩,进而构建Kriging代理模型。结果表明,陶瓷材料的热导率和热膨胀系数不确定性对结构的热响应有很大的影响;将POD方法用于热应力时间历程预测能显著提高Kriging代理模型的精度和效率;提出的概率分析方法能够同时考虑多种随机因素对功能梯度材料热响应的影响,并验证了该方法的准确性和有效性,为功能梯度材料及其结构的设计和灵敏度分析提供了参考。

摘要：数字孪生技术可真实复刻物理实体至数字空间进行虚实映射,其框架包括物理世界、数字世界、孪生数据池、服务应用和数据连接等五个维度。船体结构数字孪生即在数字世界中建立载荷物理场与结构孪生体并实时获取结构响应状态,可从设计仿真、生产制造和航行运维三个阶段探讨应用方向。本文针对模型降阶技术,基于本征正交分解法对船体结构位移场矩阵计算得到正交基底,截取主要成分构建低阶方程组,可快速求解得到降阶模型在各工况下的位移推算值。本文方法与传统有限元结果吻合较好,计算效率大幅提升,可实现船体结构响应的实时分析,为构建船舶数字孪生体提供基础支撑。