基于多分辨率SPH-FEM耦合方法的鸟撞问题数值模拟

作     者：马明瑞 陈福振 严红 刘凡 

作者机构：西北工业大学动力与能源学院 西北工业大学太仓长三角研究院 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：陕西省重点研发计划项目(No.2022SF-151) 太仓市科技计划项目(No.TC2022JC10) 

主　　题：航空发动机 风扇叶片 SPH-FEM 鸟撞 数值模拟 

摘      要：本文针对航空发动机风扇叶片鸟撞问题的数值模拟方法研究，提出了一种考虑有限单元自适应生成的多分辨率SPH-FEM耦合方法。首先，新方法通过在FEM单元内部插值点处设置一组背景粒子，克服了传统SPH-FEM耦合方法在耦合界面处对模型离散尺度的一致性要求；其次，新方法在传统有限元算法的基础上加入单元自适应生成算法和无反射边界条件，将计算过程中对模型所有单元的求解转变为对关键区域的部分单元进行求解，降低了计算成本。文章应用所建立的新耦合方法开展了多结构鸟体撞击航空发动机风扇叶片的数值模拟研究，分析了撞击的动态响应，揭示了叶片受鸟撞过程的损伤机理，对航空发动机风扇叶片抗鸟撞设计和提高飞行安全性具有重要意义。