基于多点约束的大展弦比机翼静气动弹性计算

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1、2014年12月北京航空航天大学学报December2014第40卷第12期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．40No．12基于多点约束的大展弦比机翼静气动弹性计算黄炜陆志良唐迪郭同庆(南京航空航天大学航空宇航学院，南京210016)摘要：基于雷诺平均N．s方程和多块结构网格技术计算大展弦比机翼的气动力．机翼采用梁模型结构，利用有限元方法计算结构变形．建立基于多点约束(MPC，Multi—PointConstrain)

2、的气动、结构数据的双向传递方法．采用MPC数据插值方法快捷地实现自主研发的计算流体力学(CFD，ComputationalFluidDynamics)程序和NASTRAN计算结构力学(CSD，ComputationalStructuralDynamics)软件的耦合计算，发展出可以考虑结构非线性的静气动弹性CFD／CSD耦合计算方法，该方法比只考虑单方向变形的柔度法更精确．开展了某大展弦比机翼的静气动弹性数值计算分析，结果显示只考虑机翼纵向变形而忽略展向变形对计算结果会有一定影响，而该算例几何非线性

3、影响较小．关键词：大展弦比机翼；有限元方法；N-S方程；静气动弹性；多块结构网格中图分类号：V211．3文献标识码：A文章编号：1001-5965(2014)12-1666-06MPCbasedstaticaeroelasticnumericalmethodforhighaspectratiowingHuangWeiLuZhiliangTangDiGuoTongqing(CollegofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAst

4、ronautics，Nanjing210016，China)Abstract：ThesteadyaerodynamicloadswerecalculatedwithN-Sequationsandthemulti—blockstruc-turedgridtechniquewasusedtoimprovethecomputationalefficiency．Abeammodelwasappliedtoahighaspectratiowing，anditsstructuraldeformationswer

5、eevaluatedbythefiniteelementmethodwithorwithoutgeometrynonlinearity．Amulti—pointconstrain(MPC)methodwasusedfortheinformationexchangebetweentheaerodynamicloadscalculationsandthestructuredeformationscalculations．Thestaticaeroelasticitywasfurtherconsidere

6、d．Bysuccessiveiterationsbetweenself-developedcomputationalfluiddynamics(CFD)sol—verandNASTRANcomputationalstructuraldynamics(CSD)softwarebasedontheMPCinterpolationmeth—od，aquickandaccuratecoupledCFD-CSDmethodwasachievedforthenonlinearstaticaeroelasticp

7、roblem．Obviouslythepresentmethodismoreaccuratethantheconventionalflexibilityapproachonlyconsideringsin—gle-directiondeformation．Numericalanalysisofahighaspectratiowingdemonstratesthatspanwisedeforma—tionwouldhavecertaininfluenceonitsstaticaeroelasticch

8、aracteristicsandthatgeometricnonlinearityhassmalleffectonthiscommonairlinerwing．Keywords：highaspectratiowing；finiteelementmethod；N—Sequations；staticaeroelasticity；multi-blockstructuredgrid现代飞行器具有大柔性的特点，飞行时在升力方向产生变形的同时也在展向产生一定变形．较大的弹性变形会