复杂外形飞行器压力分布CFD数值模拟与试验结果比较

为观察粘性效应对物面压力分布的影响，并验证 CFD 数值模拟方法的计算结果，设计了翼-身-舵组合体模型，利用航天空气动力技术研究院的FD-20炮风洞，在马赫数Ma分别取6、8且攻角α分别取0o、10o、20o的条件下进行了风洞测压试验，同时用Euler方程和N-S方程计算了模型的表面压力并与试验结果进行了比较。结果表明：除少数测点外，弹身、弹翼、舵面及弹身-弹翼干扰区的 Euler方程和 N-S方程计算结果都比较一致，除了攻角α=20°时的弹翼外，计算结果都与试验结果吻合较好。攻角α=20°的极小展弦比三角弹翼，由于侧前缘脱涡等分离现象的存在，实验值普遍高于计算值10%～15%，但变化趋势一致。因此，在采用CFD数值模拟与工程计算相结合的方法进行气动加热或非定常气动力的计算中，采用Euler方程代替N-S方程求解边界层外缘参数和当地流参数是合理的。     

利用N—S方程模拟机翼气动弹性的一种计算方法

利用一种双时间方法求解三维非定常N－S方程,得到与任意非定常运动对应的气动力,在求解非定常气动力的同时,在时间域内用二阶龙格－库塔方法求解机翼弹性运动方程,从而模拟粘性流动中的气动弹性全过程,为保证网格生成效率,采用无限插值理论生成O－H型代数网格,考虑了机翼变形时的网格生成问题,并得到计算结果。     

界面连接刚度参数辨识的子结构分析法

以试验模态参数为基础,提出一种通过特征方程反问题辨识子结构界面连接刚度参数的子结构分析法。新方法以子结构动柔度矩阵特征方程为基础,建立求解界面结点内力和位移的方程,从而由子结构内部结点可测自由度上的位移用广义逆理论估计界面结点内力和位移。并通过迭代修正内部结点可测自由度上的试验值,以提高界面内力和位移的估计精度。最后通过连接子结构刚度矩阵建立的平衡方程求解相应的刚度参数。文中以太阳电池阵板间铰链副刚度参数辨识为例,将铰链副简化为两端结点各有6个自由度的弹簧连接元,考虑到自由度之间的耦合,推导了连接元的刚度矩阵。用上述方法辨识了铰链副6个自由度的刚度参数,得到满意的辨识结果。     

结合CFD和当地流活塞理论的全机组合体超声速颤振分析

针对翼．身组合体飞行器面对称布局的特点,利用模态振型的对称和反对称性,以分枝模态法建立结构的运动微分方程,结合CFD的当地流活塞理论计算飞行器的非定常气动力,建立飞行器全机组合体的气动弹性数学模型。对飞行器进行了来流为1．5～7马赫数下的颤振分析,结果与全CFD／CSD耦合时域仿真结果较好吻合,验证了本文方法在工程设计中的有效性和可行性。本文方法的效率在相同精度下比CFD／CSD耦合的时域方法高100倍。     

应用当地流活塞理论的大攻角升力面颤振气动力表达式

本文应用当地流活塞理论,给出了弹性的夺动翼面的非定常压分分布以及用模态坐标的广义气动力系数表达式。同时提供了配套的当地流参数计算公式和采用样条函数计算广义气动力系数数值积分的表达式。