基于响应面插值的非线性气动弹性计算

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1、第5卷第1期2014年2月航空工程进展ADVANCES1NAER()NAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGV01．5NO．1Feb．2014文章编号：1674—8190(2014)0109905基于响应面插值的非线性气动弹性计算吴欣龙，王锋，刘朝君(中国飞行试验研究院飞机飞行试验技术研究所，西安710089)摘要：飞翼、大展弦比低雷诺数气动布局容易在小迎角的条件下出现气流分离，会带来明显的非线性气动力问题，同时气动弹性带来的影响亦不可忽略。针对此类布局提出一种建立基于径向基函数插值的非线性压力系数分布模型的方法，利用径向基函数插值

2、建立面元上压力系数对迎角导数的响应面，将压力系数积分并通过无限板样条(IPS)方法进行气动结构多次迭代插值实现非线性气弹分析。结果验证了该方法对于静气动弹性分析的有效性，同时能准确地反映弹性带来气动效率的降低和变形对升力及阻力的影响。关键词：气动弹性；非线性；响应面；径向基函数插值中图分类号：V215．3文献标识码：ANon—linearAero-elasticCalculationBasedontheResponseSurfaceInterpolationWuXinlong，WangFeng，LiZhaojun(InstituteofAircraf

3、tFlightTestTechnology．ChineseFlightTestEstablishment，Xi’an710089，China)Abstract：Forflyingwing。highaspectratiolowReynoldsnumberaerodynamiclayoutiseasyinasmallangleofattackoccursunderconditionsofflowseparation．itwillbringsignificantnon—linearaerodynamicproblems，whiletheimpactofae

4、ro—elasticproblemalsocannotbeignored．ForthistypeoflayoutpresentsaradialbasisfunctioninterpolationtOestablishthenon—linearpressurecoefficientdistributionmodel．Establishedbyradialbasisfunctioninterpolationsurfaceelementontheangleofattackonthepressurecoefficientderivativeresponses

5、urface，thepressurecoefficientpointsandthroughinfiniteplatespline(IPS)methodofinterpolationofmultipleiterationstOachieveaerodynamicstructurenonlinearaero—elasticanalysis．Theresultsshowthatthemethodforstaticaero-elasticanalysisoftheeffectivenessofflexibilitywhileaccuratelyreflect

6、bringaerodynamicefficiencytossanddistortioneffectsonliftanddrag．Keywords：aero-elastic；nonlinear；responsesurface；radialbasisfunctioninterpolation0引言基于线化理论的各种非定常气动力模型已经广泛用于型号工程的气动弹性分析，但是在大展弦比长直机翼、飞翼、超大展弦比布局的气动弹性分析中，必须考虑飞机因为低雷诺数飞行、无平尾等因素带来小迎角下气流分离的非线性因素等问题[1]，否则这些模型无法应用。随着计算机水平的收稿

7、日期：20131025；修回日期：2013-12—18通信作者：吴欣龙，sffy32@126．corn大幅提高，CFD技术已经被广泛地运用于各种工程。近年来，气动力计算逐渐采用了以跨音速小扰动方程、N—S方程或Euler方程为基础的CFD技术来计算非定常气动力2]。这种方法直接从流动的基本方程出发，模拟空间流场的状态，可以真实地反应飞机的非线性气动力。对于非定常气动弹性计算，通常使用共模计算_31或者建立不同模型数据交互方程，这些方法普遍存在以下三个缺点：①计算量大，耗时多，不便于型号研制；②网格数量多，难以建立数据交换方程；③CFD计算时单纯考虑刚

8、体，无法计算气动弹性带来的影响。100航空工程进展第5卷上述缺点使得应用系统的分析和设计越来越困难，一定程度