锥柱组合体抖振载荷不确定度的精细量化方法

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11772265
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0910.计算流体力学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Buffeting fluctuating loads have important influence on the structure stability, structural fatigue failure and capabilities of precision avionics of cone-cylinder type spacecraft such as launch-vehicle and missile. Computational Fluid Dynamics(CFD) Simulation is an important way to predict the buffeting fluctuating loads of aircraft. While, the Buffeting fluctuating loads predicted by CFD have marked dispersity or uncertainty because they are strongly impacted by the uncertainties introduced by the parameters of flight status, computational mesh, fluid physics model and numerical algorithm. Nowadays, the uncertainty quantification of the predicted buffet loads is still a challenge topic and lack of systematic study. This proposal will use automatic difference based unsteady adjoint method to analyse the sensitive derivatives of buffeting loads to different kinds of input parameters with uncertainty. Furthermore, the propagation feature of uncertainty introduced by different input parameter will be investigated individually to clarify their influence on the buffeting loads. The input parameters have key influence on the uncertainty of buffeting load will be identified. Finally, the probabilistic collocation method under the polynomial chaos framework will be used to realize the uncertainty quantification of the buffeting loads in statistical solution form considering with the uncertainty influence of several key input parameters. The planned research work in this proposal will further improve the basic theory of uncertainty quantification in CFD. The expected research results of this project can directly serve the integrated aerodynamic/structural design work of cone-cylinder type spacecraft.
抖振载荷对锥柱组合体类飞行器(运载火箭和导弹)的结构稳定性、结构疲劳破坏和机载精密仪器的正常工作有重要影响。计算流体力学(CFD)分析是获取抖振载荷的重要技术手段,但其计算过程受到飞行状态、计算网格、物理模型、数值格式等多种输入参数的不确定性影响,导致抖振载荷的预测结果呈现很大的分散性。目前国内外对抖振载荷预测结果的不确定度精细量化问题尚未系统地开展研究。本项目计划采用基于自动微分的非定常伴随方法精确分析抖振载荷对各种不确定性输入因素的敏感性,分类揭示不确定性的传播规律和影响权重,筛选出对抖振载荷计算结果影响最显著的关键不确定性输入参数,最后运用基于多项式混沌的概率配置方法,在考虑多个关键不确定性输入参数影响的情况下,实现抖振载荷预测结果不确定度的统计学精细量化。本项目拟开展的研究工作可以完善CFD的不确定性量化分析理论,预期成果在航天运载飞行器的气动/结构精细化设计中具备很好的应用价值。

结项摘要

本项目当前已经按照计划书中的安排顺利完成。主要开展了以下三方面的研究工作:其一,在锥柱组合体抖振载荷的数值预测方法研究方面,发展了非阻塞通讯模式的并行算法、熵相容格式和微分雷诺应力框架下的IDDES方法,有效提升了计算流体力学分析平台对锥柱组合体抖振载荷预测能力和计算效率;其二,在不确定性量化分析方法方面,根据不确定性输入的类别选取合适的不确定性量化方法,发展了集成子系统不确定度的综合量化方法,并结合敏感度分析方法,实现CFD预测结果的整体不确定性量化;其三,运用前面发展的不确定性量化分析理论和数值工具,对锥柱组合体抖振载荷问题进行了不确定性量化研究,考察了来流条件、几何外形、数值格式和湍流模型等因素对抖振载荷预测结果不确定性的具体影响。通过开展以上的研究工作,本项目发展和完善了抖振载荷数值预测不确定性的量化分析理论,揭示了各类不确定性因素在锥柱体抖振脉动载荷数值计算过程中的影响机制和规律。数值算例表明:本项目所发展的理论方法和计算程序可以在多种不确定因素影响效应共同存在的情况下精细量化锥柱体抖振脉动载荷不确定性,进而以更准确、更全面、更可信的统计解来描述航天运载器在真实工况下的抖振载荷CFD预测结果。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
考虑不确定性的超声速双翼气动特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    西北工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    祝宏宇;王刚;刘毅;马博平
  • 通讯作者:
    马博平
Avoiding Choked Flow and Flow Hysteresis of Busemann Biplane by Stagger Approach
交错法避免布斯曼双翼飞机的阻流和流滞
  • DOI:
    10.2514/1.c035664
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Journal of Aircraft
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Boping Ma;Gang Wang;Jie Wu;Zhengyin Ye
  • 通讯作者:
    Zhengyin Ye
网格对声爆近场预测影响的数值研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    西北工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马博平;王刚;雷知锦;叶正寅
  • 通讯作者:
    叶正寅
Dynamic mode extrapolation to improve the efficiency of dual time stepping method
动态模式外推法提高双时间步进方法的效率
  • DOI:
    10.1016/j.jcp.2017.09.043
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Computational Physics
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Liu Yi;Wang Gang;Ye Zhengyin
  • 通讯作者:
    Ye Zhengyin
Fluid-structure coupled analysis of tandem 2D elastic panels
串联二维弹性板的流固耦合分析
  • DOI:
    10.1016/j.ast.2021.106521
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    Aerospace Science and Technology
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Zhou Hao;Wang Gang;Mian Haris Hameed;Qin Mengzhu
  • 通讯作者:
    Qin Mengzhu

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其他文献

循环三轴应力路径下钙质砂颗粒破碎演化规律
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王刚;查京京;魏星
  • 通讯作者:
    魏星
利用高频脑电的局灶性癫痫患者癫痫发作检测
  • DOI:
    10.7652/xjtuxb201802023
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王栋;李扩;刘晓芳;闫相国;王刚
  • 通讯作者:
    王刚
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  • DOI:
    10.16429/j.1009-7848.2021.11.023
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王俊钢;李宇辉;刘成江;王刚;蒲顺昌
  • 通讯作者:
    蒲顺昌
银屑病免疫学研究新进展
  • DOI:
    10.3760/cma.j.issn.0412-4030.2015.04.001
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中华皮肤科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王刚
  • 通讯作者:
    王刚
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    10.13225/j.cnki.jccs.2017.0237
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王刚;王锐;武猛猛;辛林;周晓华;刘成武
  • 通讯作者:
    刘成武

其他文献

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高速自转飞行体的高保真虚拟飞行仿真与飞行稳定性研究
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微分雷诺应力湍流模型框架下的新型DES方法研究
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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