基于cfd_csd耦合的飞行器动导数数值模拟

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1、中图分类号：V211.3论文编号：102870118-S004学科分类号：080103硕士学位论文基于CFD/CSD耦合的飞行器动导数数值模拟研究生姓名缪程珠学科、专业流体力学研究方向计算流体力学指导教师陈龙讲师南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringNumericalSimulationofDynamicDerivativesofAircraftUsingCFD/CSDCouplingMethod

2、AThesisinFluidMechanicsbyMiaoChengZhuAdvisedbyLecturer.ChenLongSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内

3、容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：2018.03.30南京航空航天大学硕士学位论文摘要飞行器的动导数是研究飞行器稳定性和操纵性的基本气动数据。在飞行器的设计过程中，动导数是一个值得研究的关键参数。为此，本文开展了关于飞行器动导数的研究，发展了飞行器动导数数值模拟方法。此外，现代飞行器的发展趋势呈现出高弹性、大展弦比的特点，所以存在的结构弹性振动问题也进一步引起了更多对气动弹性问题的研究，针对这一问题，本文开展了弹性体飞行器的气动弹性响应研究，发展了飞行器气动弹性数值模拟方法，并将此方法与动

4、导数预测方法结合，丰富了动导数的研究内容。本文首先介绍了流场数值计算方法，其内容包括流动控制方程及其空间离散、时间离散方法、流场的边界条件、采用的湍流模型；然后介绍了动导数数值模拟方法，主要采用小振幅俯仰强迫振动法，并编写程序，实现算例；之后介绍了气动弹性数值模拟方法，采用线性模态叠加方法求解结构动力学方程，飞行器的刚性运动及弹性变形分别采用重叠网格方法及Delaunay图映射动网格方法，气动网格与结构网格之间信息交换采用无限平板样条法、常体积转换法等进行处理，CFD/CSD耦合策略中采用改进松耦合方法，在动态网格上耦合求解流动控制方程、结构动力学方程以及刚体运动方程，并编写程序，运用发

5、展的方法预测三维模型的动导数并分析了气动弹性的影响。关键词：动导数，数值模拟，计算流体力学，气动弹性，动网格I基于CFD/CSD耦合的飞行器动导数数值模拟ABSTRACTThedynamicderivativesoftheaircraftisthebasicaerodynamicdataforthestudyofthestabilityandmaneuverabilityoftheaircraft.Intheplanningprocessoftheaircraft,thedynamicderivativesisworthstudying.Therefore,theresearchonth

6、edynamicderivativeoftheaircraftiscarriedoutinthispaper,andthenumericalsimulationmethodofthedynamicderivativeoftheaircraftisdeveloped.Inaddition,thedevelopmenttrendofmodernaircraftshowsthecharacteristicsofhighflexibilityandlargeaspectratio,sothestructuralelasticvibrationproblemfurthercausesmoreres

7、earchonaeroelasticproblems.Aimingatthisproblem,thispaperdevelopsaeroelasticresponseresearchofelasticaircraft,developsaeroelasticnumericalsimulationmethodofaircraft,andcombinesthismethodwithdynamicderivativepredictionme