• 主题
高级搜索  >
历史搜索 清空历史
首页> 中文学位 >基于CFD方法的飞行器颤振数值分析研究
【6h】

基于CFD方法的飞行器颤振数值分析研究

代理获取
页面导航
  • 摘要
  • 著录项
  • 相似文献
  • 相关主题

摘要

目前，计算流体力学技术已能够准确地模拟复杂的真实流动，并作为一种强大有效的数值工具在船舶海洋、航空航天等工程技术领域发挥着重要作用。气动弹性力学，作为研究气动力与弹性结构变形之间相互作用规律的交叉学科，也越来越多地借助计算流体力学工具进行各种气动/结构耦合问题的数值模拟。在相关领域，飞机和叶轮机械等产品的设计研发对性能和安全性的要求正不断提高，但囿于设备条件和周期成本的限制，许多复杂的流动机理和气弹现象难以展开实验研究。基于这一背景，本文针对各种情况下的定常、非定常气体绕流和气动/结构耦合问题展开深入的计算研究，开发了基于计算流体力学方法的流场分析和颤振分析程序，并发展了一些高效可靠的算法，主要的工作内容如下：
　　 研究了多块结构化网格下雷诺时均N-S方程和湍流输运方程的数值离散方法和代码实现技术，并编制了计算流体力学程序。空间离散实现了Jameson中心格式、Van Leer格式、Roe格式和两种AUSM型格式；时间离散实现了双时间方法加LU-SGS隐式时间推进格式，并采用多重网格算法加速收敛：湍流模型方面实现了B-L模型、Spalart-Allmaras模型、两种k-ε模型和Menter's k-εSST模型。该程序具有良好的求解速度和鲁棒性。
　　 使用一些经典算例对开发的流场分析程序进行数值测试，完成了二维翼型、三维机翼和翼身组合体的流场计算，计算结果与实验和文献值对比相当接近，验证了该软件数值模拟定常流动的可靠性。进行了三维平板振荡叶栅和二维振动翼型的非定常绕流计算，分别得到了叶表的非定常压差系数分布和翼型的升力系数环、力矩系数环，结果与文献值相比符合很好，验证了该软件对非定常流动进行数值模拟的可靠性。
　　 研究了适用于多块结构化网格的动网格技术，提出一种径向基函数和超限插值结合的可进行对称面修正的网格变形方法。首先通过RAE2822翼型大幅度扭转运动，比较了径向基函数和超限插值两种网格变形方法的优劣。使用径向基函数和超限插值结合的方法，对某大展弦比机翼弯曲和扭转模态变形以及某飞机模态变形下的气动网格进行变形，获得了优质的变形网格。
　　 针对颤振问题的时域分析，研究了气动/结构方程的耦合求解算法。运用结构直接积分法并引入流场插值技术，发展了改进的Newmark算法；运用高精度线性多步法，发展了米尔尼预估一汉明校正算法及杂交的米尔尼预估一汉明校正算法；将结构方程求解的汉明线性多步法和直接积分法引入子迭代过程，发展了两种全隐式的紧耦合算法。基于流场插值技术的米尔尼预估一汉明校正算法和改进的Newmark算法在实现高时间精度的同时具有较好的计算效率。应用这些耦合算法计算了Isogai wing的S型颤振边界和NACA64A010翼段模型的极限环振荡特性曲线，各算法所得结果极其接近，且与文献值符合很好。
　　 综合计算流体力学方法、气动/结构方程耦合算法、界面数据插值和动网格技术，针对运动变形结构研究了基于模态叠加的颤振计算，并设计了颤振问题的计算流程。应用杂交的预估一校正算法计算了AGARD445.6 wing和某飞机的线性颤振问题。计算得到AGARD445.6 wing的颤振速度和颤振频率边界与实验和文献数据符合较好，准确地预测了跨音速“凹坑”现象，验证了程序进行颤振预测的可靠性。
　　 研究了颤振分析的p-k方法，广义气动力矩阵由各模态输入脉冲的频域响应确定。运用这一技术计算了AGARD445.6 wing的颤振边界，得到了与时域分析较接近的结果，并有效地提高了计算效率。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱：kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备：11010802029741号 ICP备案号：京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有

  • 客服微信

  • 服务号