飞机机翼流-固-热多物理场耦合计算.pdf

硕士学位论文摘要单一物理场的研究与模拟分析己不能满足工程技术日趋复杂化、集成化的需要。传统计算方法常把飞机当做刚体来考虑,然而流场与结构场的相互作用对飞机力学、热学等性能有着直接影响。气动力、惯性力、弹性力和热应力之间相互作用导致了飞机的气动热弹性问题。,因此对飞机机翼在多物理场下的材料服役行为预测显得十分重要。近年来,人们常采用计算流体动力学(CFD)来分析飞机空气动力学特性,采用计算结构动力学(CSD)来分析飞机结构的力学特性与振动特性。同时使用Navier-Stokes方程的CFD计算技术与CSD计算技术进行耦合计算,可以对飞机的气动热弹性响应进行初步的预测。本文利用一种全新的基于网格的并行代码耦合接口软件(I)。主要工作有以下三个方面:1、I的CSD与CFD软件协同计算迭代耦合求解,高效、。I多物理场耦合计算的实现过程,I软件处理流场与结构场网格信息的交换问题。I软件与多种商业分析软件的兼容性,可以灵活、方便地搭建适应不同维度、不同物理问题的多物理场耦合平台。2、建立了NACA0012翼型飞机机翼的二维三维结构场、流场的数值模型。,对比未耦合计算结果以及不同飞行速度下的计算结果,I多物理场耦合计算合理性与收敛性。3、对比了不同网格类型与尺寸对耦合结果的影响,讨论了耦合面非匹配网格在选用的不同插值算法时计算结果的差别。优化动网格设置,实现结构场较大位移形变下的流场动网格重新生成,解决了流场网格因位移过大导致的计算中止问题。关键词:多物理场;计算结构动力学;计算流体动力学;,theanalysisofsinglephysicalfieldcouldn',airfoilareoftentreatedasrigidbody,buttheinteractionbetweenairflowandairfoilstructuremaydirectlyaffectthemechanical,,inertiaforce,,thesemayhaveasignificantinfluenceonmaterialperformance;therefore,itisimportanttopredictmaterialperformanceofairfoilinthecoupledphysicalfieldtoconf',putationalfluiddynamics(CFD)putationalstructuredynamics(CSD)-Stokes(N-S)CFDalgorithmcoupledwithCSDsolver,,aCSD/CFDCO—simulationmethodispresented,whichisusedforputtingupamulti—,