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振动与冲击 2007年第10期26卷 140-144页

作者：郭承鹏董军杨庆华李俊甫中国航空工业空气动力研究院沈阳110034

研究静气动弹性问题一大关键是要解决流固数据耦合。本文采用Jameson的中心差分有限体积法求解Euler/N-S方程,以结构影响系数法计算结构的弹性变形,用三角元面积加权法和常体积转换法(CVT)实现流固力的耦合,用无限平板样条法(IPS)或者... 详细信息

研究静气动弹性问题一大关键是要解决流固数据耦合。本文采用Jameson的中心差分有限体积法求解Euler/N-S方程,以结构影响系数法计算结构的弹性变形,用三角元面积加权法和常体积转换法(CVT)实现流固力的耦合,用无限平板样条法(IPS)或者常体积转换法实现位移的插值,提出一种静气动弹性分析方法,并进行了弹性机翼的算例验证。

关键词：静气动弹性流固耦合三角元面积加权法常体积转换法无限平板样条法动网格技术

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CFD/CSD耦合计算研究

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应用力学学报 2004年第2期21卷 33-36页

作者：徐敏陈士橹西北工业大学西安710072

基于流体———结构干扰计算中流体和结构网格之间的数据交换方法的研究 ,提出了一种改进的常体积转换法 (CVT) ,即引入面积限制值来保证网格插值的质量。运用该方法对两种常规外形 :机翼和弹体圆柱段进行了插值计算 ,并与无限平板样条... 详细信息

基于流体———结构干扰计算中流体和结构网格之间的数据交换方法的研究 ,提出了一种改进的常体积转换法 (CVT) ,即引入面积限制值来保证网格插值的质量。运用该方法对两种常规外形 :机翼和弹体圆柱段进行了插值计算 ,并与无限平板样条法 (IPS)进行了比较和误差评估。认为改进的CVT插值方法能避免原CVT方法可能出现的异常情况 ,且大大提高了插值精度 ,是一种适合用于CFD CSD耦合计算接口界面的插值方法。

关键词：耦合CFD/CSD界面算法无限平板样条法常体积转换法气动弹性流固耦合计算

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CFD/CSD耦合接口技术研究

CFD/CSD耦合接口技术研究

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作者：史忠军西北工业大学

学位级别：硕士

传统计算方法常把飞行器用于刚性体来考虑，而结构的柔韧性对飞行器的性能、机动性和飞行控制等有着直接的影响。柔性体和气动力之间的相互作用导致飞行器气动弹性问题。航空宇航中飞行器结构和流体之间的耦合作用所导致振动、颤振等非... 详细信息

传统计算方法常把飞行器用于刚性体来考虑，而结构的柔韧性对飞行器的性能、机动性和飞行控制等有着直接的影响。柔性体和气动力之间的相互作用导致飞行器气动弹性问题。航空宇航中飞行器结构和流体之间的耦合作用所导致振动、颤振等非定常气动弹性，轻则缩短疲劳寿命，重则毁坏飞行器，因此对飞行器安全飞行状态的预测显得非常重要。随着计算机速度提高和飞行包迹的扩展，设计现代飞行器要求速度高、重量轻，气动弹性越来越成为飞行器设计中重要的考虑因素。近些年来，人们开始应用计算流体动力学(CFD)来求解气动弹性问题。通过使用非定常的欧拉或Navier-Stokes(N-S)方程的CFD计算技术和计算结构动力学(CSD)的耦合，对飞行器结构的整个气动弹性响应可以初步预测。本文针对非线性飞行器气动-结构耦合计算进行了较全面研究，主要工作有： 1．发展了一种CFD／CSD耦合计算数据接口技术。主要集中考虑流体和结构网格之间的信息交换问题，基于此，我们引进了一种四面体常体积转换法，并对该方法进行修正。与以往流行的IPS、TPS插值方法进行了对比，发现该技术具有较强的实用性和准确性，并适用于从亚音速到超音速范围的流场以及三维结构情形。此外，该技术还使用方便并与当前使用的CFD／CSD耦合模块具有兼容性。 2．发展了一种三维动网格技术。对二维动网格技术进行三维扩充，以适应三维运动边界，动网格处理方法是采用由位移插值得到的运动网格方法系统。 3．发展了CFD／CSD耦合计算模块。整个模块包括CFD计算模块、CSD计算模块、CFD／CSD数据交换模块。最后对三维机翼进行了时间推进格式的计算和测试，通过对流场模块和结构模块的耦合来实现三维机翼结构响应的时域分析。

关键词：计算流体动力学计算结构动力学气动弹性常体积转换法动网格技术

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流固耦合界面数据传递方法研究与实现

流固耦合界面数据传递方法研究与实现

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作者：李宫旭大连理工大学

学位级别：硕士

流固耦合分析越来越广泛地应用于航空航天、土木、海洋、化工等领域,对于各类工程结构的安全评定发挥着重要作用。流固耦合计算十分复杂,流体和固体模型的求解在算法结构、计算网格、边界条件等方面存在显著差异。为了简化计算和降低工... 详细信息

流固耦合分析越来越广泛地应用于航空航天、土木、海洋、化工等领域,对于各类工程结构的安全评定发挥着重要作用。流固耦合计算十分复杂,流体和固体模型的求解在算法结构、计算网格、边界条件等方面存在显著差异。为了简化计算和降低工程问题分析的复杂性,流体与固体的计算往往被分隔开来,各自独立求解,但需要在它们之间进行运动、动力数据的有效传递。在流固耦合界面上,固体和流体模型的计算网格并不匹配,节点分布迥异,但流体需要将动力信息准确传递给固体节点,固体则需要将运动信息准确传递给流体节点。据此,复杂的流固耦合分析被划分成流体计算、固体计算以及流固耦合界面数据传递三个模块。本文以航空结构的气动弹性问题为研究背景,针对流固耦合界面的数据传递,开展相关算法研究,主要工作如下:(1)在深入了解常体积转换方法的基础之上对其进行了计算程序实现,并成功分析了HIRENASD机翼模型等三个数值算例,验证了常体积转换法进行界面数据传递的可行性。(2)深入研究了径向基函数方法,对紧支径向基函数方法进行了计算程序实现,并对机翼弯曲等算例进行了计算分析,不仅验证了紧支径向基函数方法对于界面数据插值传递的有效性,还详细分析了紧支半径对于计算效率的影响。(3)研究了紧支径向基函数法的并行计算方法,并基于PETSc库开发了并行计算程序,实现了机翼弯曲等算例的并行计算,测试和分析了不同计算核数下的加速比和并行效率,考察了不同预条件子对计算总时间和总迭代步数的影响,验证了所开发计算程序的加速效果。本文工作表明,常体积转换法和径向基函数法均能实现界面数据的准确传递。关于径向基函数方法还得到如下两点结论:(1)紧支半径越大,该方法的数据传递精度越高,但计算量越大;(2)并行计算能显著提高该方法的计算效率,而且采用预条件子能加快该方法的收敛速度。

关键词：流固耦合数据传递常体积转换法径向基函数并行计算

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弹性三角翼的静气动弹性方法研究

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气动研究与实验 2006年第4期23卷 8-15页

作者：郭承鹏董军杨庆华李俊甫张铁军沈阳 110034

静气动弹性问题的研究关键是要解决流固数据耦合的问题，即把气动力从气动网格点插值到结构点，由柔度影响系教法求得结构变形后，再把结构变形插值到气动网格上。本文在O-H网格的基础上，采用Jameson的中心差分有限体积法求解Euler／N... 详细信息

静气动弹性问题的研究关键是要解决流固数据耦合的问题，即把气动力从气动网格点插值到结构点，由柔度影响系教法求得结构变形后，再把结构变形插值到气动网格上。本文在O-H网格的基础上，采用Jameson的中心差分有限体积法求解Euler／N—S方程，采用结构影响系数法计算结构的弹性变形，用三角元面积加权法和常体积转换法（CVT）实现流固力的耦合，采用无限平板样条法（IPS）实现位移的耦合。

关键词：静气动弹性流固耦合三角元面积加权法常体积转换法无限平板样条法动网格技术

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基于Euler／N—S方程的跨音速非线性静气动弹性问题研究

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气动研究与实验 2006年第3期23卷 23-31页

作者：郭承鹏杨庆华董军李俊甫沈阳110034

本文在C—H网格的基础上，采用Jameson的中心差分有限体积法求解Euler／N—S方程，采用结构影响系数法计算结构的弹性变形，用三角元面积加权法和常体积转换法（CVT）实现流固耦合，计算了弹性后掠机翼在跨音速状态的静气动弹性问题。

关键词：有限体积法 Euler/N—S方程三角元面积加权法柔度影响系数法常体积转换法流固耦合

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基于Euler/N-S方程的跨音速非线性静气动弹性问题研究

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航空计算技术 2006年第6期36卷 40-44页

作者：郭承鹏董军杨庆华李俊甫中国航空工业空气动力研究院辽宁沈阳110034

在C-H网格的基础上,采用Jam eson的中心差分有限体积法求解Eu ler/N-S方程,采用结构影响系数法计算结构的弹性变形,用三角元面积加权法和常体积转换法(CVT)实现流固耦合。

关键词：有限体积法 Euler/N—S方程三角元面积加权法柔度影响系数法常体积转换法流固耦合

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基于CFD/CSD耦合计算的机翼颤振分析

基于CFD/CSD耦合计算的机翼颤振分析

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第十届全国空气弹性学术交流会

作者：曾宪昂徐敏安效民陈士橹西北工业大学航天学院

用CFD/CSD耦合计算方法对标准的气动弹性模型AGARD 445.6机翼作了颤振分析,主要研究机翼的跨声速颤振求解问题。采用常体积转换法(CVT)进行流体与结构之间的数据交换。将计算结果同偶极子格网法(DLM)的计算结果以及试验结果比较,发现CFD... 详细信息

用CFD/CSD耦合计算方法对标准的气动弹性模型AGARD 445.6机翼作了颤振分析,主要研究机翼的跨声速颤振求解问题。采用常体积转换法(CVT)进行流体与结构之间的数据交换。将计算结果同偶极子格网法(DLM)的计算结果以及试验结果比较,发现CFD/CSD耦合计算方法较DLM计算结果更接近于试验结果,尤其是在非线性强的跨音速区域。可见,CFD/CSD耦合计算比以往广泛使用的频域气动弹性计算具有很大的优越性。

关键词： CFD/CSD AGARD 445.6机翼颤振常体积转换法

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