一种cfd-csd耦合计算方法

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1、万方数据第27卷8006正第1期1月航空学报ACTAAERoNAUTICAETASTR()NAUTICASINICAVoI_27No．1Jan．2006文章编号：10006893(2006)01—0033—05一种CFD／CSD耦合计算方法徐敏，安效民，陈士橹(西北工业大学航天学院，陕西西安710072)CFD／CSDCoupingNumericalComputationalMethodologyXUMin，ANXiao-min，CHENShilu(CollegeofAstronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an7100

2、72，China)摘要：针对柔性大展弦比机翼气动弹性分析和主动弹性机翼(AAW)设计发展了一种计算流体动力学(CFD)和计算结构动力学(CSD)的耦合计算方法。其主要思想是采用在同一物理时间弱耦合求解CFD／CSD技术。气动力采用非定常N—S方程的双时间有限体积求解技术，结构响应刚采用有限元数值求解技术。CFD和CSD耦台计算的边界信息(气动力和网格)由所设计的界面程序传输。网格信息传输采用守恒体积转换(CVT)方法将CSD计算结构响应位移插值到CFD网格点上。变形已有的CFD网格技术用以确定CFD的变形网格。以位移或载荷的迭代误差为判断耦合计算的收敛标准。最后得到了机翼在Ma=0

3、．8395，a一5．06。时CFD,／CSD耦合计算的收敛值。针对计算结果分析了机翼受静气动弹性过程中结构响应和气动特性随时问变化的效应。初步研究结果表明：这种弱耦台方法求解非线性气动弹性问题是可行的。关键词：CFD／CSD；气动弹性；数据交换；动网格；跨声速中囤分类号：V211．47文献标识码：AAbstract：Tomodelthenonlinearaeroelasticityofflexiblehighaspectratiowingsanddesignactiveaeroelasticwing(AAW)，ACFD／CSDcouplingnumericalcomputation

4、almethodologyisdeveloped．Inthisstudy，anaeroelasticcouplingprocedurewillperformwithloosingcouplingCFD／CSDatthesamephysicstimestep．Sol—ringaerodynamicforceemployNavier-Stokesdiscretizedbasedcell—centeredfinitevolumeframeworkwithLUSSORimplicittime-marchingsecondorderaccurateschemeanddual—timetech

5、nology．Computationalstructuraldynamics(CSD)aremodeledusingfiniteelementequations．MatchingtheCFDgriddisplacementswiththeCSDorfiniteelementmodelresponsemaintainstheaccuracyinthislooselycoupledapproach．Inthelooselycoupledmodularapproachoftwodisciplines，boundaryinformationbetweentheCFDandCSDcodesi

6、sex—changedthroughthedevelopedcodes’interlacemappings．TileCSDcodecalculatestheresponseofthestruc—ture．Theresultingoutputs，thedisplacements，areinterpolatedtotheCFDgridusingadisplacementmappingofconservationvolumetransform(CVT)．TheCFDcodecalculatestheflowfieldaboutthisnewCFDgrid．CFD／CSDcouplingp

7、rocedureisconvergedafterjudgedbyerrorofthedeformeddisplacementsontheCSDintheiteration．Finally，theCFD／CSDcouplingcomputationalconvergencesolutionisobtainedforasweptwingatMa=0．8395，口一5．066usingthedevelopednonlinearaeroelasticmethodology．H