葉輪機械顫振穩定性的不確定性預測方法研究

《葉輪機械顫振穩定性的不確定性預測方法研究》是依託北京航空航天大學，由唐文忠擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：葉輪機械顫振穩定性的不確定性預測方法研究
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：唐文忠
• 項目類別：面上項目

項目摘要

導致葉輪機械顫振發生的很多影響因素，在設計、製造和使用過程中難以精確控制，使得葉輪機械顫振發生具有明顯的不確定性。因此只有用統計特徵參數描述顫振特性，進行顫振穩定性的機率預測，才能更準確、全面地把握顫振發生與發展的客觀規律。本項目考慮顫振影響因素的隨機性和顫振判據邊界的模糊性，發展高精度且高效率的機率統計分析方法，與顫振預測的確定性方法相結合，建立葉輪機械顫振穩定性的不確定預測方法，主要包括基於能量法、頻域法、時域法的葉輪機械顫振穩定性機率預測和模糊機率預測方法，以及隨機失諧（包括結構參數失諧和氣動參數失諧）葉輪機械顫振穩定性的不確定性預測方法。用本項目所提出的基於多學科分解協同策略建立近似代理模型，進行葉輪機械顫振穩定性機率預測，可以顯著地提高計算精度和效率。本項目研究成果將對拓展氣體彈性動力學的研究領域具有重要的學術意義，也在葉輪機械氣彈穩定性設計中具有現實的套用前景。

結題摘要

葉輪機械顫振穩定性受到結構和氣動的很多因素影響，而這些因素變化具有很大的隨機性，很難加以精確控制，導致葉輪機械顫振發生具有明顯的不確定性。同時，由於葉輪機械顫振機理的複雜性，難以獲得確定的判據來判斷葉輪機械顫振的穩定性，導致葉輪機械顫振發生具有明顯的模糊不確定性。因此，在葉輪機械顫振穩定性的不確定性預測中，不僅要考慮隨機性，還要考慮模糊性。本項目以考慮顫振影響因素的隨機性和顫振判據邊界的模糊性為核心，開展葉輪機械顫振穩定性的不確定性預測理論與方法研究，從隨機性和模糊性兩個角度研究葉輪機械顫振穩定性的不確定性預測方法，重點研究基於流固解耦能量法、流固解耦頻域法、流固耦合時域法的葉輪機械顫振穩定性的機率預測和模糊機率預測方法，以及隨機失諧葉輪機械顫振穩定性的不確定性預測方法。針對葉輪機械顫振穩定性機率預測，發展了先進的代理模型方法及極值代理模型方法，取代大批量的強耦合、高非線性動力學仿真，顯著地提高了葉輪機械顫振穩定性機率預測的效率和精度。針對葉輪機械顫振穩定性模糊機率預測，建立了模糊機率預測方法，將顫振判據邊界加以模糊化，用模糊機率來評價葉輪機械的顫振穩定性，顯著地提高了葉輪機械顫振穩定性模糊機率預測的精度和效率。針對隨機失諧葉輪機械顫振穩定性的不確定性預測，提出了基於學科分解的分散式協同代理模型方法及分散式協同極值代理模型方法，在建立代理模型的過程中實現學科分解，在代理模型的利用過程中實現學科耦合，顯著提高了隨機失諧葉輪機械顫振穩定性不確定性預測的效率和精度。本項目在葉輪機械顫振穩定性機率預測和模糊機率預測兩個方面取得了創新性研究成果，解決了隨機失諧葉輪機械顫振穩定性不確定性預測中的瓶頸問題，所提出的理論與方法對拓展氣體彈性動力學的研究領域具有重要的學術意義，在葉輪機械研製中具有現實的套用價值，也對其他類似結構顫振預測問題有參考價值。