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基于虚拟弹性体的快速动网格方法

发布时间:2019-01-16 09:02
【摘要】:为减少流固耦合的计算时间,在现有弹性体方法的基础上,发展了一种快速动网格方法。首先根据弹性体方法的基本假设,将流场网格所包围的空间区域视为虚拟弹性体,然后将结构与该虚拟弹性体视为一个整体系统,并计算其固有振动的振型及频率,最后以结构受到的流体作用力为激励,通过振型叠加法计算结构网格及流场网格节点的位移。考虑到实际结构的流固耦合振动多为低阶模态的振动,在流固耦合计算中可以通过低阶模态的叠加计算流场网格节点的位移,从而达到快速更新流场网格的目的。采用该快速动网格算法,对某弹性梁颤振问题进行了流固耦合分析,计算结果与已有文献的结果吻合很好,说明了该算法的正确性。与现有的弹性体方法相比,该算法使流固耦合计算时间减少了65.5%。对Wing 445.6模型的颤振问题进行了分析,得到颤振边界与实验值吻合良好,且与现有弹性体法相比,可以减少计算时间54.8%。
[Abstract]:In order to reduce the computational time of fluid-solid coupling, a fast moving mesh method is developed based on the existing elastomer method. Firstly, according to the basic assumptions of the elastic body method, the spatial region surrounded by the flow field mesh is regarded as a virtual elastic body, then the structure and the virtual elastic body are regarded as a whole system, and the vibration modes and frequencies of the natural vibration are calculated. Finally, the displacement of the grid nodes of the structure and the flow field is calculated by the mode superposition method with the fluid force acting on the structure as the excitation. Considering that the fluid-solid coupling vibration of the actual structure is mostly the vibration of the low-order mode, the displacement of the grid nodes in the flow field can be calculated by the superposition of the low-order modes in the fluid-solid coupling calculation, and the purpose of rapidly updating the flow field grid can be achieved. The fluid-solid coupling analysis of an elastic beam flutter problem is carried out by using the fast moving mesh algorithm. The calculated results are in good agreement with those obtained in previous literatures, which shows the correctness of the algorithm. Compared with the existing elastomer method, the computational time of fluid-solid coupling is reduced by 65.5%. The flutter problem of Wing 445.6 model is analyzed. The flutter boundary is in good agreement with the experimental data, and the calculation time can be reduced by 54.8 compared with the existing elastomer method.
【作者单位】: 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室;西安交通大学航天航空学院;国家电网浙江北仑第一发电有限责任公司;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51275385)
【分类号】:O353.4

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本文编号:2409673

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