2021年北航航空工程大型通用软件应用大作业.doc

航空科学和工程学院
《航空工程大型通用软件应用》大作业
机翼结构设计和分析
组 号 第3组
小组组员 11051090 赵雅甜
11051093 廉 佳
11051100 王守财
11051108 刘 哲
11051135 张雄健
11051136 姜 南
6月

目 录
一 CATIA部分 1
（一）作业要求 1
（二）作业汇报 1
1、三维模型图 1
2、工程图 2
二 FLUENT部分 3
（一）作业要求 3
（二）作业汇报 3
1、计算方法和步骤 3
2、网格分布图 4
3、气动力系数 5
4、翼型表面压力曲线 7
5、翼型周围压力云图 7
6、翼型周围x方向速度云图 8
7、翼型周围y方向速度云图 8
8、翼型周围x方向速度矢量图 9
9、翼型周围y方向速度矢量图 10
10、流线图 10
三 ANSYS部分 11
（一）作业要求 11
（二）作业汇报 11
1、机翼按第一强度理论计算应力云图 11
2、机翼按第二强度理论计算应力云图 12
3、机翼按第三强度理论计算应力云图 13
4、机翼按第四强度理论计算应力云图 13
5、机翼变形图 14
6、由翼根到翼尖某一路径挠度改变规律 15
7、由翼根到翼尖某一路径应力分布规律 15
8、机翼前5阶固有振动频率 16
9、机翼第1阶振动模态 16
10、机翼第2阶振动模态 17
11、机翼第3阶振动模态 17
12、机翼第4阶振动模态 18
13、机翼第5阶振动模态 18
14、命令流 19
四 MATLAB部分 27
（一）作业要求 27
（二）作业汇报 27
1、计算方法 27
2、翼型外形压力系数分布图 29
3、计算结果 29
4、计算程序 29
一 CATIA部分
（一）作业要求
1、用每组翼型数据，生成翼型曲线；
2、参考所给机翼图例，使用参数化设计，参数为：
翼根弦长=450mm、翼中弦长=270mm、翼尖弦长=150mm、
内翼展长=525mm、外翼展长=850mm、
内翼后掠角=10度、外翼后掠角=10度
3、翼尖不要求倒圆，在零件设计中生成实心体机翼（不是曲面）；
4、在工程图环境中生成三视图，并标注尺寸；
5、上述三维模型和工程图分别截图插入word文档Catia部分；最终提交作业时，part文件和word汇报一起提交。
6、生成Catia实体机翼模型会在后续软件作业中使用。
（二）作业汇报
1、三维模型图
图1 三维模型图1
图2 三维模型图2
2、工程图
图3 工程图
二 FLUENT部分
（一）作业要求
1、从Catia软件中输出igs文件，导入到Gambit软件中；
2、用和机翼对称面相距Z平面撕裂机翼表面生成计算所需翼型曲线，其中翼型站位：Z=40%b，b为內翼展长；
3、采取分区四边形Map网格或应用尺寸函数非结构网格生成计算网格；
4、计算条件：Ma=，alpa=2deg，压力远场边界条件、SA湍流模型；
5、计算结果提取内容：网格分布图、气动力系数、翼型表面压力曲线、翼型周围压力云图和速度云图、翼型周围速度矢量图和流线图。
6、word汇报：计算方法和步骤、计算结果提取内容。
（二）作业汇报
1、计算方法和步骤
（1）将igs文件导入至Gambit。
（2）创建四个点（60,1500,0），（60，-1500,0），（1560, -1500,0），（1560,1500,0），并依次连接，生成右边三条流场边界，左半边生成半圆边界。
（3）将翼根平面沿z轴平移210mm距离，用新生成平面将原来机翼撕裂成两个实体，并将切割生成平面投影到2中得到平面上。
（4）进行布尔运算，生成最终流场计算边界，并删除多出元素。
（5）将计算区域划分为六部分，因为翼型前缘斜率改变比较大，划分线网格时分成50个点，，后缘30个点，，然后划分map面网格。设置边界条件：进口和出口为压力远场条件，上下翼面均为壁面条件。
（6）导出mesh文件，并导入fluent，经过check以后体积没有负数，选择压力基求解器。
（7）根据要求，选择S-A模型进行计算，计算流体选择空气air，入口和出口选择压力远场条件，，温度为默认300k，速度向量为（，）（2度迎角）。