飛機機翼的流-固-熱多物理場耦合計算.pdf

1、單一物理場的研究與模擬分析已不能滿足工程技術(shù)日趨復(fù)雜化、集成化的需要。傳統(tǒng)計算方法常把飛機當做剛體來考慮，然而流場與結(jié)構(gòu)場的相互作用對飛機力學(xué)、熱學(xué)等性能有著直接影響。氣動力、慣性力、彈性力和熱應(yīng)力之間相互作用導(dǎo)致了飛機的氣動熱彈性問題。飛機機翼在流場-結(jié)構(gòu)場-溫度場耦合作用下會對材料性能產(chǎn)生顯著影響，因此對飛機機翼在多物理場下的材料服役行為預(yù)測顯得十分重要。
　　 近年來，人們常采用計算流體動力學(xué)(CFD)來分析飛機空氣動力學(xué)

2、特性，采用計算結(jié)構(gòu)動力學(xué)(CSD)來分析飛機結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性與振動特性。同時使用Navier-Stokes方程的CFD計算技術(shù)與CSD計算技術(shù)進行耦合計算，可以對飛機的氣動熱彈性響應(yīng)進行初步的預(yù)測。
　　 本文利用一種全新的基于網(wǎng)格的并行代碼耦合接口軟件(MpCCI)對飛機機翼的流-固-熱多物理場問題進行了分析研究。主要工作有以下三個方面：
　　 1.實現(xiàn)了基于MpCCI的CSD與CFD軟件協(xié)同計算迭代耦合求解，高效、便捷

3、地搭建了二維三維的飛機機翼的流-固-熱多物理場耦合平臺。詳細闡述了基于MpCCI多物理場耦合計算的實現(xiàn)過程，利用MpCCI軟件處理流場與結(jié)構(gòu)場網(wǎng)格信息的交換問題。同時利用MpCCI軟件與多種商業(yè)分析軟件的兼容性，可以靈活、方便地搭建適應(yīng)不同維度、不同物理問題的多物理場耦合平臺。
　　 2.建立了NACA0012翼型飛機機翼的二維三維結(jié)構(gòu)場、流場的數(shù)值模型。分析了該機翼二維三維的結(jié)構(gòu)場-流場-溫度場定常耦合計算結(jié)果，對比未耦合計算