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基于CFD/CSD耦合方法的旋翼气动弹性载荷计算分析 被引量：13
1
作者 马砾 招启军 +1 位作者 赵蒙蒙 王博 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期53-66,共14页
为提高直升机前飞状态下旋翼非定常气动弹性载荷的预估精度,在旋翼气动弹性综合分析方法中引入旋翼CFD模块,建立了一套基于CFD/CSD松耦合分析的计算方法和程序。为高效解决流固耦合方法中由于桨叶挥舞、扭转等弹性变形带来的旋翼贴体网... 为提高直升机前飞状态下旋翼非定常气动弹性载荷的预估精度,在旋翼气动弹性综合分析方法中引入旋翼CFD模块,建立了一套基于CFD/CSD松耦合分析的计算方法和程序。为高效解决流固耦合方法中由于桨叶挥舞、扭转等弹性变形带来的旋翼贴体网格变形问题,采用基于代数变换方法的网格变形技术,桨叶运动变形量和旋翼气动力信息通过流固交接面传递。旋翼流场分析方法中,主控方程采用耦合S-A湍流模型的Navier-Stokes方程,围绕旋翼流场的网格采用结构嵌套网格方法生成,无黏通量计算采用Roe格式,时间推进采用双时间法。旋翼结构分析中,考虑旋翼配平,基于Hamilton变分原理和20自由度Timoshenko梁模型求解弹性旋翼非线性运动方程。分别对CSD和CFD方法进行验证,在此基础上,计算了SA349/2旋翼桨叶在前飞状态下的非定常气动力、挥舞弯矩、摆振弯矩和扭转力矩,并与飞行测试数据进行了对比。计算表明:CFD/CSD耦合方法可以显著提高旋翼非定常气动弹性载荷的分析精度,精确捕捉桨叶表面压强峰值、激波位置等,表明本文发展的旋翼CFD/CSD耦合方法可以有效地运用到旋翼气动弹性载荷的预测分析中。 展开更多
关键词 旋翼 气动弹性载荷 cfd/csd耦合方法 NAVIER-STOKES方程 网格变形技术 前飞状态
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CFD/CSD耦合计算研究 被引量：41
2
作者 徐敏 陈士橹 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期33-36,共4页
基于流体———结构干扰计算中流体和结构网格之间的数据交换方法的研究 ,提出了一种改进的常体积转换法 (CVT) ,即引入面积限制值来保证网格插值的质量。运用该方法对两种常规外形 :机翼和弹体圆柱段进行了插值计算 ,并与无限平板样条... 基于流体———结构干扰计算中流体和结构网格之间的数据交换方法的研究 ,提出了一种改进的常体积转换法 (CVT) ,即引入面积限制值来保证网格插值的质量。运用该方法对两种常规外形 :机翼和弹体圆柱段进行了插值计算 ,并与无限平板样条法 (IPS)进行了比较和误差评估。认为改进的CVT插值方法能避免原CVT方法可能出现的异常情况 ,且大大提高了插值精度 ,是一种适合用于CFD CSD耦合计算接口界面的插值方法。 展开更多
关键词 耦合cfd/csd界面算法 无限平板样条法 常体积转换法 气动弹性 流固耦合计算
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一种流体-结构耦合计算问题的网格数据交换方法 被引量：29
3
作者 徐敏 史忠军 陈士橹 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期532-535,共4页
气动 /结构耦合数值模拟是研究非线性气动弹性的基础。数据交换和插值是非线性气动弹性仿真问题的关键。目前的插值方法不能满足非线性气动弹性问题。本文提出了一种有限元四节点 ( FEFN)插值方法。该方法是一种局部插值方法 ,并不依赖... 气动 /结构耦合数值模拟是研究非线性气动弹性的基础。数据交换和插值是非线性气动弹性仿真问题的关键。目前的插值方法不能满足非线性气动弹性问题。本文提出了一种有限元四节点 ( FEFN)插值方法。该方法是一种局部插值方法 ,并不依赖于结构模型带来的整体信息。以圆柱体为具体算例 ,插值结果与有限平板插值方法 ( IPS)进行了算例对比 ,表明 FEFN方法更能代表计算物体的表面 ,且计算简单、计算量小、误差小 ,是一种适合计算流体力学 ( CFD) /计算结构动力学( CSD)耦合仿真的界面数据交换工具。 展开更多
关键词 流固耦合 非线性气动弹性 耦合cfd/csd界面算法
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多场耦合求解非线性气动弹性的研究综述 被引量：25
4
作者 安效民 徐敏 陈士橹 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期284-298,共15页
非线性气动弹性分析中,涉及到非线性流体动力学和非线性结构动力学的耦合问题.阐述了国内外应用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)/计算结构动力学(computational structural dynamics, CSD)耦合求解技术来处理非线性... 非线性气动弹性分析中,涉及到非线性流体动力学和非线性结构动力学的耦合问题.阐述了国内外应用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)/计算结构动力学(computational structural dynamics, CSD)耦合求解技术来处理非线性气动弹性问题的研究现状,全面分析了流体域和结构域的非线性特征模拟技术、高效网格运动策略、耦合界面相容性条件、耦合计算效率及降阶技术、气动弹性实验及算法验证、多学科耦合求解等关键技术,总结了相关最新研究的方法和成果,对比分析了其优缺点并提出了展望. 展开更多
关键词 非线性气动弹性 cfd/csd耦合 界面技术 动网格技术 降阶模型
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大展弦比无人机的静气弹问题计算及分析 被引量：15
5
作者 范锐军 冯朝辉 周洲 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2009年第4期548-554,共7页
普遍采用大展弦比机翼的无人机,其气动弹性的问题显得尤为突出。本文主要研究基于非结构弹性网格体系的欧拉方程CFD计算及其在大展弦比无人机静气动弹性问题中的应用。针对三维非结构运动网格技术进行了研究和开发,在此基础上,利用计算... 普遍采用大展弦比机翼的无人机,其气动弹性的问题显得尤为突出。本文主要研究基于非结构弹性网格体系的欧拉方程CFD计算及其在大展弦比无人机静气动弹性问题中的应用。针对三维非结构运动网格技术进行了研究和开发,在此基础上,利用计算流体力学的方法,发展了一套具有一定通用性的、适用于非结构网格的Euler方程流场求解器,并综合上面的技术,进一步通过耦合结构力学方程,对大展弦比无人机的静气动弹性问题进行了计算和分析。 展开更多
关键词 非结构运动网格 改进弹簧近似方法 欧拉方程 cfd/csd耦合接口技术 静气动弹性
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一种新的界面映射推进方法及其在气动弹性力学中的应用 被引量：5
6
作者 安效民 徐敏 陈士橹 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期1473-1479,共7页
非线性气动弹性研究中,涉及到非线性的流体动力学(CFD)和非线性的结构动力学(CSD)耦合问题,在耦合界面上不仅要进行两场之间信息的传递,而且要有匹配的时间推进格式。针对计算流体动力学(CFD)和计算结构动力学(CSD)的耦合计算方法,基于... 非线性气动弹性研究中,涉及到非线性的流体动力学(CFD)和非线性的结构动力学(CSD)耦合问题,在耦合界面上不仅要进行两场之间信息的传递,而且要有匹配的时间推进格式。针对计算流体动力学(CFD)和计算结构动力学(CSD)的耦合计算方法,基于边界能量守恒,发展了一种新的界面处理方法,包括:①界面映射方法,该方法基于耦合边界上局部的网格信息,将两场之间载荷信息和位移信息的转换放在同一个映射矩阵中来处理,克服了占用大量CPU时间和内存的需求;②界面推进方法,该法基于松耦合计算流程,通过引入半步交错推进,达到了二阶时间精度,提高了计算精度和效率。最后将该界面处理方法应用于柔性大展弦比机翼的气动弹性计算和AGARD445.6机翼的动响应分析中。结果表明该方法能够高效、高精度地处理不同物理场之间的数据交换和时间推进,并具有处理复杂几何体非线性气动弹性问题的能力。 展开更多
关键词 气动弹性 cfd/csd耦合系统 界面技术 数据转换 时间推进
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基于CFD/CSD耦合的声气动弹性时域仿真 被引量：2
7
作者 裴曦 徐敏 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2012年第9期380-384,共5页
传统的声振环境,只考虑了给定声场环境下的结构响应分析,这个给定的声场孤立于结构本身,忽略了声场、结构、流体的耦合效应,因此声气动弹性耦合这种多力学场的研究具有重要意义。基于此,提出了一种基于CFD/CSD耦合的声气动弹性数值仿真... 传统的声振环境,只考虑了给定声场环境下的结构响应分析,这个给定的声场孤立于结构本身,忽略了声场、结构、流体的耦合效应,因此声气动弹性耦合这种多力学场的研究具有重要意义。基于此,提出了一种基于CFD/CSD耦合的声气动弹性数值仿真策略,相比传统的声振环境预示方法,该方法考虑了声载荷(脉动压力场)与结构的耦合关系。该文首先采用有限体积法离散Euler方程,对二维的NACA0012翼型进行求解,来验证非定常气动力的准确性。然后通过CFD/CSD耦合计算三维AGARD445.6机翼的非定常气动力,在时域内推进结构运动方程,得到弹性响应的结构历程,记录每一时刻的气动载荷,并运用声气动弹性分析的思想对机翼表面的声压级进行计算,证实了声气动弹性分析方法的可行性。 展开更多
关键词 声气动弹性 非定常气动力 cfd/csd耦合 数据交换技术 声压级
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改进的动弹网格方法在航空气弹计算中的应用 被引量：1
8
作者 胡凡 范锐军 《机械设计与制造工程》 2015年第3期60-64,共5页
气动弹性是现代航空气动力计算中一个突出的问题。主要研究基于Delaunay图映射方法的动弹网格的欧拉方程CFD计算及其在航空标模M6机翼上的静气动弹性应用。以Delaunay图映射方法为基础,针对三维非结构运动网格技术进行了研究、开发和改... 气动弹性是现代航空气动力计算中一个突出的问题。主要研究基于Delaunay图映射方法的动弹网格的欧拉方程CFD计算及其在航空标模M6机翼上的静气动弹性应用。以Delaunay图映射方法为基础,针对三维非结构运动网格技术进行了研究、开发和改进,同时利用计算流体力学的方法,开发了一套适用性较好的非结构网格欧拉方程流场求解器,进一步通过流固耦合的力学方法,对航空标模M6机翼的静气动弹性问题进行了研究和分析,给出了CFD并行计算的设计方法及算例。 展开更多
关键词 Delaunay图映射动弹网格方法 欧拉方程 cfd/csd耦合技术 静气动弹性
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