基于deluxeFETI-DP并行算法的矩形太阳翼展开动力学高效仿真

作     者：兰靖杰 张世雄 荣吉利 刘铖 LAN Jingjie;ZHANG Shixiong;RONG Jili;LIU Cheng

作者机构：北京理工大学宇航学院北京100081 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 

出 版 物：《宇航学报》 (Journal of Astronautics)

年 卷 期：2024年第45卷第12期

页      面：1897-1909页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主　　题：deluxe FETI-DP 并行算法 矩形太阳翼 展开动力学 

摘      要：随着柔性太阳翼等可展开空间结构向轻量化和大型化方向发展,其展开过程常面临大转动和大变形等非线性动力学问题。通常采用柔性多体系统动力学方法构建高维非线性模型,以精确预测此类复杂动力学行为。然而,计算效率低下已成为限制该数值模拟方法的主要瓶颈。为解决这一问题,基于有限元撕裂与连接-对偶原始(FETI-DP)并行算法,引入deluxe缩放方法用于柔性多体系统动力学仿真。该方法通过耦合子域界面的刚度矩阵,利用矩阵组合构造加权因子,平衡材料系数差异导致的刚度矩阵量级不均,从而优化界面方程的条件数,减少迭代次数。最后,基于deluxe FETI-DP并行算法对矩形太阳翼展开动力学进行高效仿真,并与串行算法及传统FETI-DP算法进行对比研究。数值结果表明,deluxe FETI-DP算法的仿真计算效率较串行算法提高了70.98%,较传统FETI-DP算法提高了64.16%。上述并行算法研究为大型矩形太阳翼展开动力学的高效仿真提供了理论参考。