主管部门: 中国航天科技集团有限公司
主办单位: 中国航天空气动力技术研究院
中国宇航学会
中国宇航出版有限责任公司

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于CFD/CSD的舵面控制气动弹性数值模拟方法

虞佳磊 田书玲 陈龙 夏健

虞佳磊, 田书玲, 陈龙, 夏健. 基于CFD/CSD的舵面控制气动弹性数值模拟方法[J]. 气体物理, 2016, 1(4): 37-42.
引用本文: 虞佳磊, 田书玲, 陈龙, 夏健. 基于CFD/CSD的舵面控制气动弹性数值模拟方法[J]. 气体物理, 2016, 1(4): 37-42.
YU Jia-lei, TIAN Shu-ling, CHEN Long, XIA Jian. Numerical Simulation of Flap-Control Aeroelastic Response Using CFD/CSD Coupling[J]. PHYSICS OF GASES, 2016, 1(4): 37-42.
Citation: YU Jia-lei, TIAN Shu-ling, CHEN Long, XIA Jian. Numerical Simulation of Flap-Control Aeroelastic Response Using CFD/CSD Coupling[J]. PHYSICS OF GASES, 2016, 1(4): 37-42.

基于CFD/CSD的舵面控制气动弹性数值模拟方法

详细信息
    作者简介:

    虞佳磊(1992-)男,江苏南通,南京航空航天大学在读硕士.研究方向为流固耦合气动弹性数值模拟.通信地址:江苏省南京市白下区御道街29号342信箱(210016). E-mail: 756786414@qq.com

  • 中图分类号: V211.3

Numerical Simulation of Flap-Control Aeroelastic Response Using CFD/CSD Coupling

  • 摘要: 在动态网格上通过耦合求解流动控制方程和结构动力学方程, 发展了一种舵面控制下飞行器运动响应过程中气动弹性数值模拟研究方法.流动控制方程采用N-S方程, 结构动力学采用线性模态叠加方法, 其中流动控制方程空间离散采用基于非结构网格的有限体积方法, 对流通量采用计算HLLC格式, 非定常时间离散采用基于LU-SGS的双时间步长方法.模拟中, 气动运动和结构变形在双时间步长方法推进过程中采用改进松耦合方法, 气动网格与结构网格之间信息交换采用无限平板样条法实现, 飞行器的运动和变形采用基于重叠网格和Delaunay图映射变形网格相结合的方法进行处理.采用多个考核算例对发展的数值方法进行考核验证, 结果表明该方法可以高效精确模拟舵面开环控制下飞行器运动响应过程中的气动弹性特性.

     

  • 图  1  模拟过程流程图

    Figure  1.  Flow chart of simulation process

    图  2  流场计算网格

    Figure  2.  Structured meshes

    图  3  法向力系数

    Figure  3.  Normal force coefficients

    图  4  力矩系数

    Figure  4.  Moment coefficients

    图  5  流场计算网格

    Figure  5.  Structured meshes

    图  6  AGARD 445.6机翼前4阶模态的固有频率fn和固有振型

    Figure  6.  Primary four steps natural frequencies and the forms of vibrations of AGARD 445.6

    图  7  AGARD 445.6颤振边界

    Figure  7.  Flutter boundary of AGARD 445.6

    图  8  AIM-9l模型

    Figure  8.  AIM-9l model

    图  9  流场计算网格

    Figure  9.  Structured meshes

    图  10  AIM-9l控制舵面的前4阶模态固有振型

    Figure  10.  Primary four steps natural frequencies and the forms of vibrations of AIM-9l Control-Flap

    图  11  不同时刻的压力云图

    Figure  11.  Pressure distributions at t=0.04 s

    图  12  舵偏α=10°刚性/弹性舵面云图

    Figure  12.  Pressure distributions of flap angle at α=10°

    图  13  力矩曲线

    Figure  13.  Moment curves

    表  1  AGARD 445.6机翼颤振实验数据

    Table  1.   AGARD 445.6 wing experimental flutter results summary

    M U(m/s) ρ(kg/m3) μ Vf
    0.499 172.46 0.4279 33.465 0.4459
    0.901 296.69 0.0995 143.92 0.3700
    0.96 309.01 0.0634 225.82 0.3059
    1.072 344.73 0.0552 259.59 0.3201
    下载: 导出CSV
  • [1] Liu F, Cai J, Zhu Y, et al. Calculation of wing flutter by a coupled fluid-structure method[J]. Journal of Aircraft, 2001, 38(2): 334-342. doi: 10.2514/2.2766
    [2] Schütte A, Einarsson G, Raichle A, et al. Numerical simulation of maneuvering aircraft by aerodynamic, flight mechanics and structural mechanics coupling[J]. Journal of Aircraft, 2009, 46(1): 53-64. doi: 10.2514/1.31182
    [3] Farhat C, Geuzaine P, Brown G. Application of a three-field nonlinear fluid-structure formulation to the prediction of the aeroelastic parameters of an F-16 fighter[J]. Computers & Fluids, 2003, 32(1): 3-29. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045793001001049
    [4] Landon R H. NACA0012 oscillations and transient pitching, appearing in compendium of unsteady aerodynamics measurement[R]. AGARD-R-702, 1982.
    [5] Yate E C. AGARD standard aeroelastic configurations for dynamic response candidate configuration I-wing 445.6[R]. NASA TM 100492, 1987.
  • 加载中
图(13) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  61
  • HTML全文浏览量:  13
  • PDF下载量:  4
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-05-10
  • 修回日期:  2016-06-02
  • 发布日期:  2016-07-20
  • 刊出日期:  2016-07-01

目录

    /

    返回文章
    返回