1.一种基于结构降阶模型的动气动弹性计算方法,其特征在于,包括:针对待进行分析的部件构建三维模型并进行模态分析,得到部件结构的各阶模态及结构振型;对部件的三维模型进行简化,得到部件的气动外形;对部件的气动外形进行用于气动计算的流场网格的生成,包括:所述流场网格包括面网格和体网格,其中:生成面网格时,在气动外形上的规则区域划分四边形结构化面网格,不规则区域以三角形非结构化网格填充;气动外形的头部、前缘区域沿流动变化方向加密面网格;远场边界的面网格为尺寸与部件匹配的均匀三角形网格;生成体网格时,体网格包括气动外形边界层的棱柱网格;设定雷诺数模型以及棱柱网格的层数,棱柱网格的高度从第一层开始指数增长;所有棱柱网格生成后,采用四面体网格填充除了面网格、体网格之外的剩余空间,得到气动外形的整个流场网格;利用径向基神经网络,基于部件结构的各阶模态及结构振型进行流场网格的插值,得到结构振型的插值结果;在结构振型的插值结果的基础上,采用计算流体动力学方法先进行非定常气动力的计算,然后利用结构模型降阶方法计算瞬态位移从而得到气动弹性响应结果;所述边界层上第一层棱柱网格高度按照如下公式给定: ;其中: ;上式中, 是第一层棱柱网格高度, 是无量纲壁面距离, 分别是来流的运动粘性系数、密度、速度和动力粘性系数, 是壁面摩擦速度, 是壁面剪切应力, 是表面摩擦系数, 是气动外形的特征长度,Re为雷诺数。
2.根据权利要求1所述的基于结构降阶模型的动气动弹性计算方法,其特征在于,所述针对待进行分析的部件构建三维模型并进行模态分析,得到部件结构的各阶模态及结构振型,包括:采用建模软件构建部件的三维模型并划分有限元网格,设置部件的材料属性,定义约束条件和外部载荷,构建部件的局部刚度矩阵和质量矩阵,组装全局刚度矩阵和质量矩阵;通过求解广义特征值问题,得到的特征值和特征向量即为部件结构的各阶模态和结构振型。
3.根据权利要求1所述的基于结构降阶模型的动气动弹性计算方法,其特征在于,所述对部件的三维模型进行简化,得到部件的气动外形,包括:首先删除部件的三维模型内部结构并仅保留部件三维模型的外表面,并去除对气动影响不大但复杂的局部细节后,得到部件简洁完整的气动外形。
4.根据权利要求1所述的基于结构降阶模型的动气动弹性计算方法,其特征在于,所述利用径向基神经网络,基于部件结构的各阶模态及结构振型进行流场网格的插值,得到结构振型的插值结果,包括:径向基神经网络的核函数使用高斯函数;将三维模型的有限元网格的坐标、有限元网格上各阶模态和结构振型作为输入向量训练径向基神经网络,得到结构振型在空间分布的拟合模型;在该拟合模型中输入流场网格的坐标,拟合模型的输出即为结构振型从有限元网格到流场网格的插值结果。
5.根据权利要求1所述的基于结构降阶模型的动气动弹性计算方法,其特征在于,所述采用计算流体动力学方法先进行非定常气动力的计算,包括:首先,采用Fluent软件的密度基或压力基求解器,空间离散使用二阶方法,在结构振型的插值结果的基础上多次隐式迭代计算收敛得到定常流场,其中控制方程为N-S方程;其次,定常流场计算完成后,切换到非定常计算方式;基于部件结构的各阶模态的周期设定物理时间步长以及总计算时长,加载外部编译好的UDF代码,给部件结构的一阶模态广义速度赋于初值从而施加初始扰动,开始流固耦合非定常计算;其中所述UDF代码负责在每个物理时间步长内计算各阶模态的非定常气动力。
6.根据权利要求1所述的基于结构降阶模型的动气动弹性计算方法,其特征在于,所述利用结构模型降阶方法计算瞬态位移,包括:基于模态叠加法求解各阶模态的位移,构建结构动力学降阶模型;利用各阶模态的位移、速度构建状态变量,基于状态变量建立结构方程;采用二阶显式/隐式杂交的线性多步法求解结构方程,得到下一时刻状态变量的预估值;基于预估值对模态叠加后得到下一时刻结构瞬态位移。
7.根据权利要求6所述的基于结构降阶模型的动气动弹性计算方法,其特征在于,所述利用结构模型降阶方法计算瞬态位移,还包括:更新气动外形的物面位置,最后利用网格变形功能实现全部流场网格位置的更新;流场网格位置更新后进入下一物理时间步长,重复非定常气动力和瞬态位移的计算过程,先计算非定常气动力再计算结构瞬态位移,直到达到给定的总计算时长后停止计算。
8.一种终端设备,包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序;其特征在于,处理器执行计算机程序时,实现根据权利要求1-7中任一项所述基于结构降阶模型的动气动弹性计算方法。
9.一种计算机可读存储介质,所述介质中存储有计算机程序;其特征在于,计算机程序被处理器执行时,实现根据权利要求1-7中任一项所述基于结构降阶模型的动气动弹性计算方法。