基于非线性涡格法的快速静气动弹性数值模拟技术
发布时间：2021-08-16 09:05
基于2.5D RANS数据和VLM耦合的方式,发展了一种考虑非线性流动效应的混合型涡格法HVLM.采用矩形直/后掠机翼两个外形的跨声速算例,通过与VLM、三维CFD计算数据的比较,对HVLM的气动力预测精度进行了分析与评估.对比结果表明, HVLM在大幅降低时间成本的前提下可以获得和三维CFD方法预测值十分接近的计算数据,对线化VLM方法的修正效果显著.然后, HVLM与悬臂梁有限元求解耦合,实现了一种面向三维机翼的快速静气动弹性数值模拟技术,并通过矩形直机翼算例进行了验证.耦合算例的时间分析数据表明, HVLM/Beam耦合的方式能够在10 s以内完成1次三维机翼静气动弹性分析,在气动/结构耦合分析、优化设计方面展示出了良好的应用前景.
【文章来源】：气体物理. 2020,5(06)
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
升力面涡环分布模型[21]
Franciolini等[19]提出了3种求解2.5D流动的方案, 其中2种基于3D模板, 1种基于2D模板. 尽管2D模板具有更高的计算效率, 但须对程序进行较大的改动, 因此本文暂时采用了其中一种可以利用现有程序的3D模板求解方案, 如图2所示, 图中Λ为机翼的后掠角. 图2中所示方案采用一定展向长度的后掠机翼, 机翼两端设为周期边界条件, 来流设为远场边界条件. 直接利用RANS3D方法计算此后掠机翼的气动特性作为展向翼剖面2.5D RANS数据.图2中三维外形下的流场网格直接通过二维翼型网格平移延展得到. 三维流场计算采用作者等发展的基于多块结构网格、 有限体积方法的流场解算软件TRIP3.0. TRIP软件的预测精度已经在大量算例和应用中得到验证, 具有很高的可信度水平, 有关TRIP软件中采用的算法详细可以参考文献[22].
图3给出了采用的两个机翼外形和几何参数, 一个是矩形直机翼, 一个是后掠机翼. 两个机翼均采用NACA0012翼型作为翼剖面, 并且沿着机翼展向方向翼剖面形状保持不变. 两个机翼的展长b为8 m, 平均几何弦长c为1 m, 因此展弦比AR=8. 本文采用有量纲的长度, 是为了后面与结构变形耦合计算时, 方便设定结构计算参数.图3 计算模型外形
【参考文献】：
期刊论文
[1]TRIP软件的静气动弹性计算模块开发及精度验证[J]. 孙岩,黄勇,王运涛,孟德虹,王昊. 空气动力学学报. 2017(05)
[2]A new non-linear vortex lattice method:Applications to wing aerodynamic optimizations[J]. Oliviu Sugar Gabor,Andreea Koreanschi,Ruxandra Mihaela Botez. Chinese Journal of Aeronautics. 2016(05)
[3]基于CFD方法的大型客机高速气动设计[J]. 张淼,刘铁军,马涂亮,陈迎春,程攀,周峰. 航空学报. 2016(01)
[4]RBFTFI结构动网格技术在风洞静气动弹性修正中的应用[J]. 孙岩,邓小刚,王运涛,王光学. 工程力学. 2014(10)
[5]TRIP2.0SOLVER的开发与应用[J]. 王运涛,张玉伦,洪俊武,王光学. 空气动力学学报. 2007(02)
本文编号：3345389
【文章来源】：气体物理. 2020,5(06)
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
升力面涡环分布模型[21]
Franciolini等[19]提出了3种求解2.5D流动的方案, 其中2种基于3D模板, 1种基于2D模板. 尽管2D模板具有更高的计算效率, 但须对程序进行较大的改动, 因此本文暂时采用了其中一种可以利用现有程序的3D模板求解方案, 如图2所示, 图中Λ为机翼的后掠角. 图2中所示方案采用一定展向长度的后掠机翼, 机翼两端设为周期边界条件, 来流设为远场边界条件. 直接利用RANS3D方法计算此后掠机翼的气动特性作为展向翼剖面2.5D RANS数据.图2中三维外形下的流场网格直接通过二维翼型网格平移延展得到. 三维流场计算采用作者等发展的基于多块结构网格、 有限体积方法的流场解算软件TRIP3.0. TRIP软件的预测精度已经在大量算例和应用中得到验证, 具有很高的可信度水平, 有关TRIP软件中采用的算法详细可以参考文献[22].
图3给出了采用的两个机翼外形和几何参数, 一个是矩形直机翼, 一个是后掠机翼. 两个机翼均采用NACA0012翼型作为翼剖面, 并且沿着机翼展向方向翼剖面形状保持不变. 两个机翼的展长b为8 m, 平均几何弦长c为1 m, 因此展弦比AR=8. 本文采用有量纲的长度, 是为了后面与结构变形耦合计算时, 方便设定结构计算参数.图3 计算模型外形
【参考文献】：
期刊论文
[1]TRIP软件的静气动弹性计算模块开发及精度验证[J]. 孙岩,黄勇,王运涛,孟德虹,王昊. 空气动力学学报. 2017(05)
[2]A new non-linear vortex lattice method:Applications to wing aerodynamic optimizations[J]. Oliviu Sugar Gabor,Andreea Koreanschi,Ruxandra Mihaela Botez. Chinese Journal of Aeronautics. 2016(05)
[3]基于CFD方法的大型客机高速气动设计[J]. 张淼,刘铁军,马涂亮,陈迎春,程攀,周峰. 航空学报. 2016(01)
[4]RBFTFI结构动网格技术在风洞静气动弹性修正中的应用[J]. 孙岩,邓小刚,王运涛,王光学. 工程力学. 2014(10)
[5]TRIP2.0SOLVER的开发与应用[J]. 王运涛,张玉伦,洪俊武,王光学. 空气动力学学报. 2007(02)
本文编号：3345389
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3345389.html
