《太空飛行器聲固耦合振動問題的快速邊界元-有限元方法研究》是依託清華大學，由鄭小平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：太空飛行器聲固耦合振動問題的快速邊界元-有限元方法研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：鄭小平
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
太空飛行器在飛行過程中的各個階段都處於複雜的振動噪聲環境中，它不僅對航天結構本身的安全性和可靠性帶來挑戰，同時也會對航天員的健康造成嚴重影響。因此發展有效的數值方法研究太空飛行器的聲固耦合振動問題在理論和實踐上都具有重要意義。本課題將根據太空飛行器結構及相應噪聲環境的特點，建立一種快速邊界元與有限元耦合方法來研究航天結構的低頻聲固耦合振動問題。其中聲場分析採用邊界元方法建立計算格式，結構動力學分析採用有限元方法建立計算格式，然後根據結構與聲場交界面上的聲壓連續條件，實現聲固耦合動力學分析。為了最大程度地提高計算效率，滿足太空飛行器複雜結構的大規模計算要求，我們將採用快速算法，即自適應交叉逼近算法ACA和快速多極算法FMM進行求解。在此基礎上進一步開發具有自主智慧財產權的聲固耦合分析軟體，為太空飛行器的噪聲環境預測與評估、動態載荷設計與分析提供研究方法和分析手段。
結題摘要
本項目所取得的主要研究成果總結如下：（1）建立了一種邊界元與有限元耦合方法來研究航天結構的低頻聲固耦合振動問題；（2）為了最大程度地提高計算效率、滿足太空飛行器複雜結構的計算要求，我們採用自適應交叉逼近算法（ACA）來進行邊界元方程組求解；（3）針對聲場分析問題，建立了三種類型新的二次高精度邊界單元和相應的誤差指示；（4）為了處理在三維聲場分析中所遇到的曲面上的超奇異積分計算問題，對兩種高精度數值積分技術進行了對比研究；（5）此外，本項目還提出並且探索了一種高精度邊界元方法體系以適應大規模問題的計算精度要求。以上這些工作對太空飛行器的噪聲環境預測與動態載荷設計具有重要的套用價值。
