本申請(qǐng)涉及振動(dòng)評(píng)估，具體涉及一種翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、在航空和風(fēng)能領(lǐng)域，失速顫振是一種典型的氣動(dòng)彈性失穩(wěn)現(xiàn)象，通常發(fā)生在結(jié)構(gòu)處于大迎角飛行或遭遇強(qiáng)陣風(fēng)等極端工況下。這類現(xiàn)象涉及復(fù)雜的氣動(dòng)彈性相互作用和非線性的氣動(dòng)力特性，常見于大型風(fēng)力發(fā)電葉片、直升機(jī)旋翼以及飛行器的機(jī)翼等關(guān)鍵部件。這些結(jié)構(gòu)在失速分離流動(dòng)的作用下，彈性結(jié)構(gòu)極易發(fā)生大幅鎖頻振動(dòng)，這種振動(dòng)不僅會(huì)顯著降低結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)效率，還會(huì)使臨界顫振速度降低，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞甚至破壞，對(duì)飛行性能和安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，對(duì)翼型結(jié)構(gòu)的失速顫振行為進(jìn)行評(píng)估和分析，對(duì)于保障航空和風(fēng)能設(shè)備的安全運(yùn)行至關(guān)重要。

2、相應(yīng)地，本領(lǐng)域需要一種新的翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方案來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述缺陷，提出了本申請(qǐng)，以解決或至少部分地解決針對(duì)翼型結(jié)構(gòu)的失速顫振穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估的技術(shù)問題。

2、在第一方面，提供一種翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法，所述翼型結(jié)構(gòu)包括翼型件和調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，所述方法包括：基于翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建翼型結(jié)構(gòu)的連續(xù)狀態(tài)空間方程；基于系統(tǒng)辨識(shí)，構(gòu)建氣動(dòng)力系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)空間方程；基于所述翼型結(jié)構(gòu)的連續(xù)狀態(tài)空間方程和所述氣動(dòng)力系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)空間方程，構(gòu)建耦合系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析模型；基于所述耦合系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析模型對(duì)所述翼型結(jié)構(gòu)的失速顫振穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。

3、在上述翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法的一個(gè)技術(shù)方案中，所述基于翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建翼型結(jié)構(gòu)的連續(xù)狀態(tài)空間方程，包括：基于所述翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立所述翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程；基于所述翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程，構(gòu)建所述翼型結(jié)構(gòu)的連續(xù)狀態(tài)空間方程。

4、在上述翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法的一個(gè)技術(shù)方案中，所述翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括翼型件的參數(shù)信息和調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的參數(shù)信息；所述基于所述翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立所述翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程，包括：基于所述翼型件的參數(shù)信息和所述調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的參數(shù)信息，建立所述翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程，其中，所述翼型件的參數(shù)信息包括質(zhì)量、阻尼、彈簧剛度、顫振角位移、顫振角速度、顫振角加速度及氣動(dòng)力信息，所述調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的參數(shù)信息包括質(zhì)量、阻尼、彈簧剛度、顫振角位移、顫振角速度及顫振角加速度。

5、在上述翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法的一個(gè)技術(shù)方案中，所述基于所述翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程，構(gòu)建翼型結(jié)構(gòu)的連續(xù)狀態(tài)空間方程，包括：將所述翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程轉(zhuǎn)換為微分形式的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程；定義狀態(tài)變量，并利用狀態(tài)變量將所述微分形式的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程，轉(zhuǎn)換為連續(xù)狀態(tài)空間方程。

6、在上述翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法的一個(gè)技術(shù)方案中，所述基于系統(tǒng)辨識(shí)，構(gòu)建氣動(dòng)力系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)空間方程，包括：基于系統(tǒng)辨識(shí)，建立多輸入多輸出的自回歸模型，所述自回歸模型的輸入數(shù)據(jù)為翼型結(jié)構(gòu)的顫振角位移，輸出數(shù)據(jù)為氣動(dòng)力對(duì)翼型結(jié)構(gòu)的扭矩；定義狀態(tài)向量，并利用狀態(tài)向量將所述自回歸模型轉(zhuǎn)化為離散狀態(tài)空間方程；對(duì)所述離散狀態(tài)空間方程進(jìn)行雙線性變換，得到氣動(dòng)力系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)空間方程。

7、在上述翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法的一個(gè)技術(shù)方案中，所述基于所述翼型結(jié)構(gòu)的連續(xù)狀態(tài)空間方程和所述氣動(dòng)力系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)空間方程，構(gòu)建耦合系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析模型，包括：耦合所述翼型結(jié)構(gòu)的連續(xù)狀態(tài)空間方程和所述氣動(dòng)力系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)空間方程，形成閉環(huán)反饋過程，獲得耦合系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析模型。

8、在上述翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法的一個(gè)技術(shù)方案中，所述基于所述耦合系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析模型對(duì)所述翼型結(jié)構(gòu)的失速顫振穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，包括：求解所述耦合系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析模型的矩陣特征值，所述矩陣特征值的實(shí)部為所述耦合系統(tǒng)的阻尼，虛部為所述耦合系統(tǒng)的頻率；基于所述矩陣特征值，對(duì)所述翼型結(jié)構(gòu)的失速顫振穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，確定所述翼型結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)。

9、在第二方面，提供一種翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估系統(tǒng)，所述翼型結(jié)構(gòu)包括翼型件和調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，所述系統(tǒng)包括：第一構(gòu)建模塊，用于基于翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建翼型結(jié)構(gòu)的連續(xù)狀態(tài)空間方程；第二構(gòu)建模塊，用于基于系統(tǒng)辨識(shí)，構(gòu)建氣動(dòng)力系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)空間方程；第三構(gòu)建模塊，用于基于所述翼型結(jié)構(gòu)的連續(xù)狀態(tài)空間方程和所述氣動(dòng)力系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)空間方程，構(gòu)建耦合系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析模型；評(píng)估模塊，用于基于所述耦合系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析模型對(duì)所述翼型結(jié)構(gòu)的失速顫振穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。

10、在第三方面，提供一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括至少一個(gè)處理器；以及，與所述至少一個(gè)處理器通信連接的存儲(chǔ)器；其中，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法的技術(shù)方案中任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的方法。

11、在第四方面，提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)其中存儲(chǔ)有多條程序代碼，所述程序代碼適于由處理器加載并運(yùn)行以執(zhí)行上述翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法的技術(shù)方案中任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的方法。

12、本申請(qǐng)上述一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下一種或多種有益效果：

13、本申請(qǐng)?zhí)峁┮硇徒Y(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法，所述翼型結(jié)構(gòu)包括翼型件和調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，所述方法包括：基于翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建翼型結(jié)構(gòu)的連續(xù)狀態(tài)空間方程；基于系統(tǒng)辨識(shí)，構(gòu)建氣動(dòng)力系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)空間方程；基于所述翼型結(jié)構(gòu)的連續(xù)狀態(tài)空間方程和所述氣動(dòng)力系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)空間方程，構(gòu)建耦合系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析模型；基于所述耦合系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析模型對(duì)所述翼型結(jié)構(gòu)的失速顫振穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。本申請(qǐng)通過耦合翼型結(jié)構(gòu)的連續(xù)狀態(tài)空間方程和氣動(dòng)力系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)空間方程，構(gòu)建了耦合系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析模型，綜合考慮結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)特性，能夠更真實(shí)地反映實(shí)際工況，顯著提高了對(duì)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估的準(zhǔn)確度，為翼型結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供精確的數(shù)據(jù)支持，從而有效保證了翼型結(jié)構(gòu)在運(yùn)行過程中的安全性，減少了人身和財(cái)產(chǎn)損失。

技術(shù)特征：

1.一種翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法，其特征在于，所述翼型結(jié)構(gòu)包括翼型件和調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法，其特征在于，所述基于翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建翼型結(jié)構(gòu)的連續(xù)狀態(tài)空間方程，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法，其特征在于，所述翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括翼型件的參數(shù)信息和調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的參數(shù)信息；所述基于所述翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立所述翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法，其特征在于，所述基于所述翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程，構(gòu)建翼型結(jié)構(gòu)的連續(xù)狀態(tài)空間方程，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法，其特征在于，所述基于系統(tǒng)辨識(shí)，構(gòu)建氣動(dòng)力系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)空間方程，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法，其特征在于，所述基于所述翼型結(jié)構(gòu)的連續(xù)狀態(tài)空間方程和所述氣動(dòng)力系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)空間方程，構(gòu)建耦合系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析模型，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法，其特征在于，所述基于所述耦合系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析模型對(duì)所述翼型結(jié)構(gòu)的失速顫振穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，包括：

8.一種翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述翼型結(jié)構(gòu)包括翼型件和調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，所述系統(tǒng)包括：

9.一種電子設(shè)備，包括至少一個(gè)處理器和至少一個(gè)存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器適于存儲(chǔ)多條程序代碼，其特征在于，所述程序代碼適于由所述處理器加載并運(yùn)行以執(zhí)行權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中存儲(chǔ)有多條程序代碼，其特征在于，所述程序代碼適于由處理器加載并運(yùn)行以執(zhí)行權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及振動(dòng)評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。本申請(qǐng)的翼型結(jié)構(gòu)包括翼型件和調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，所述翼型結(jié)構(gòu)失速顫振穩(wěn)定性評(píng)估方法包括：基于翼型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建翼型結(jié)構(gòu)的連續(xù)狀態(tài)空間方程；基于系統(tǒng)辨識(shí)，構(gòu)建氣動(dòng)力系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)空間方程；基于所述翼型結(jié)構(gòu)的連續(xù)狀態(tài)空間方程和所述氣動(dòng)力系統(tǒng)連續(xù)狀態(tài)空間方程，構(gòu)建耦合系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析模型；基于所述耦合系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析模型對(duì)所述翼型結(jié)構(gòu)的失速顫振穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。本申請(qǐng)能夠?qū)д{(diào)諧質(zhì)量阻尼器的翼型結(jié)構(gòu)進(jìn)行氣動(dòng)彈性穩(wěn)定性分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而有效保證翼型結(jié)構(gòu)在運(yùn)行過程中的安全性，減少人身和財(cái)產(chǎn)損失。

技術(shù)研發(fā)人員：李新濤,崔永賀,葛銘緯,孟航
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華北電力大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15