航空学报
航空學報
항공학보
ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA
2013年
12期
2668-2681
,共14页
陈利丽%宋笔锋%宋文萍%杨文青
陳利麗%宋筆鋒%宋文萍%楊文青
진리려%송필봉%송문평%양문청
扑翼%气动结构耦合%非定常流动%空气动力学%结构动力学%柔性结构
撲翼%氣動結構耦閤%非定常流動%空氣動力學%結構動力學%柔性結構
복익%기동결구우합%비정상류동%공기동역학%결구동역학%유성결구
flapping wing%aerodynamic-structural coupling%unsteady flow%aerodynamics%structural dynamics%flexible structure
基于结构动力学理论,发展了一套适用于扑翼气动结构耦合特性的数值模拟方法:采用计算流体力学(CFD)方法数值模拟扑翼的非定常绕流,得到扑翼的非定常气动特性,基于计算结构力学(CSD)方法求解扑翼结构动力学方程得到扑翼的动态结构变形位移,从而得到周期内各时刻的扑翼外形,重复上述过程直至气动、结构变形均收敛.其中,扑翼非定常气动特性通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程得到.对于结构动态特性,首先基于Hamilton原理推导了扑翼的结构运动方程,并对动能和应变能进行变分,得到扑翼动力学方程,然后利用结构有限元方法对该方程进行离散并求解.通过与实验结果进行对比,验证了本文所发展求解程序的有效性.在此基础上针对实际柔性扑翼的简化模型展开数值模拟,研究了柔性变形对扑翼气动特性的影响,并进一步对刚性和柔性扑翼流场细节进行比较,分析研究了结构变形对柔性扑翼气动特性的影响机理.
基于結構動力學理論,髮展瞭一套適用于撲翼氣動結構耦閤特性的數值模擬方法:採用計算流體力學(CFD)方法數值模擬撲翼的非定常繞流,得到撲翼的非定常氣動特性,基于計算結構力學(CSD)方法求解撲翼結構動力學方程得到撲翼的動態結構變形位移,從而得到週期內各時刻的撲翼外形,重複上述過程直至氣動、結構變形均收斂.其中,撲翼非定常氣動特性通過求解雷諾平均Navier-Stokes方程得到.對于結構動態特性,首先基于Hamilton原理推導瞭撲翼的結構運動方程,併對動能和應變能進行變分,得到撲翼動力學方程,然後利用結構有限元方法對該方程進行離散併求解.通過與實驗結果進行對比,驗證瞭本文所髮展求解程序的有效性.在此基礎上針對實際柔性撲翼的簡化模型展開數值模擬,研究瞭柔性變形對撲翼氣動特性的影響,併進一步對剛性和柔性撲翼流場細節進行比較,分析研究瞭結構變形對柔性撲翼氣動特性的影響機理.
기우결구동역학이론,발전료일투괄용우복익기동결구우합특성적수치모의방법:채용계산류체역학(CFD)방법수치모의복익적비정상요류,득도복익적비정상기동특성,기우계산결구역학(CSD)방법구해복익결구동역학방정득도복익적동태결구변형위이,종이득도주기내각시각적복익외형,중복상술과정직지기동、결구변형균수렴.기중,복익비정상기동특성통과구해뢰낙평균Navier-Stokes방정득도.대우결구동태특성,수선기우Hamilton원리추도료복익적결구운동방정,병대동능화응변능진행변분,득도복익동역학방정,연후이용결구유한원방법대해방정진행리산병구해.통과여실험결과진행대비,험증료본문소발전구해정서적유효성.재차기출상침대실제유성복익적간화모형전개수치모의,연구료유성변형대복익기동특성적영향,병진일보대강성화유성복익류장세절진행비교,분석연구료결구변형대유성복익기동특성적영향궤리.