面向高超声速气动热弹性分析的气热载荷物理融合降阶建模
流体动力学
2022-10-20 v2 计算工程、金融与科学
摘要
本文提出一种新颖的物理融合降阶建模（PIROM）方法，用于高效且准确地建模非线性动力系统。PIROM 由一个表示已知物理过程的基于物理的解析分量和一个表示未知物理过程的数据驱动动力分量组成。将 PIROM 应用于高超声速气动热弹性（ATE）分析中的气热载荷建模，发现其可将 ATE 仿真加速两到三个数量级，同时保持与基于计算流体力学（CFD）的高保真解相当的精度。此外，基于 PIROM 的求解器针对传统的 POD-kriging 代理模型进行了基准测试，发现在广泛工作条件及存在复杂结构边界条件的情况下，其精度、泛化性和采样效率均显著优于后者。最后，通过对柔性与导热板结构中边界条件和肋支撑对 ATE 响应影响的参数化研究，展示了基于 PIROM 的 ATE 求解器。结果不仅揭示了相对于边界条件弹簧约束的剧烈突跳行为，也展示了 PIROM 促进高超声速结构等多学科系统快速准确设计与优化的潜力。
引用
@article{arxiv.2208.11474,
title = {Physics-Infused Reduced Order Modeling of Aerothermal Loads for Hypersonic Aerothermoelastic Analysis},
author = {Carlos Vargas Venegas and Daning Huang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.11474},
year = {2022}
}