基于CFD-CSD的機翼非線性氣彈分析.pdf

1、本文的主要工作是利用耦合計算流體力學(xué)和計算結(jié)構(gòu)動力學(xué)（CFD/CSD）方法，數(shù)值模擬機翼的非線性氣彈響應(yīng)問題。 機翼結(jié)構(gòu)有限元計算部分，推導(dǎo)了Mindlin板元和空間剪切梁元的非線性有限元列式（T.L.格式），并且處理了平板單元的擴階、單元的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及單元之間的組合協(xié)調(diào)問題。利用C語言編寫了機翼的非線性動力學(xué)有限元程序，其中機翼的物理模型用平板元和空間梁元模擬。采用該程序，計算了三種結(jié)構(gòu)形式的靜、動力學(xué)解，與NASTRAN計算的

2、結(jié)果進(jìn)行了比較，吻合良好。 通過分層建模的方法，計算了復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)的宏觀物理矩陣，用其替代程序中的材料矩陣，計算了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的非線性動力學(xué)特性；分析了幾何非線性和不同鋪層角情況對結(jié)構(gòu)剛度及振動頻率的影響。結(jié)果表明：在機翼有初始翼面荷載的作用下，機翼將發(fā)生變形，隨著翼尖荷載加大，翼尖位移單調(diào)增加，結(jié)構(gòu)的揮舞（彎曲）頻率略有降低，一階扭轉(zhuǎn)頻率降低比較快，而一階擺振則略有升高；另外，不同的鋪層角度會改變結(jié)構(gòu)的剛度分布，進(jìn)而影響

3、到結(jié)構(gòu)的振動頻率。 結(jié)合編寫的機翼非線性動力學(xué)有限元程序，在UDF環(huán)境下編寫了結(jié)構(gòu)與流體之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的插值程序，解決了流體網(wǎng)格的隨動調(diào)整及輸入輸出數(shù)據(jù)的存儲與讀取，實現(xiàn)了CFD/CSD的耦合計算功能。計算了兩種機翼結(jié)構(gòu)的非線性氣動彈性響應(yīng)問題，得到的顫振速度與NASTRAN的線性計算結(jié)果進(jìn)行了比較和分析。 本文方法，借助于FLUENT軟件強大的流體力學(xué)計算功能，通過UDF計算復(fù)雜結(jié)構(gòu)的非線性氣動彈性響應(yīng)問題，為在時域內(nèi)分