柔性翼微型飞行器流固耦合数值模拟

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1、第45卷第5期2013年10月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics&AstronauticsV01．45NO．50Ct．2013柔性翼微型飞行器流固耦合数值模拟孟令兵昂海松肖天航(南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016)摘要：根据分区耦舍原理，提出了一种计算流体力学(Computationalfluiddynamics，CFD)／计算结构力学(Com—putationalstrueturaldynamics，CSD)的流固耦合计算方法。结构有限元模型基于完全拉格

2、朗日(TotalLa—grange，T．L．)格式求解结构几何非线性。气动计算基于有限体积离散的任意拉格朗日一欧拉(ArbitraryLa—grangian-Eulerian，ALE)N—S方程。通过交替数字二叉树(Alternatingdigitaltree，ADT)搜索技术识别两套网格系统之闻的宿主一受体关系，采用常体积转换(Constantvolumetransformation，CVT)和反距离权重(Inversedistanceweighting，IDW)法完成网格系统间的数据交换，使用Delaunay图映射法来处理网格移

3、动。将自编的非线性结构有限元程序和接口程序与南航微型飞行器中心的3D2MUFS流体计算程序相连接，应用于柔性翼微型飞行器的气动计算中。数值计算结果与实验数据吻合良好，验证了该流固耦合计算方法和程序的可靠性和可行性。关键词：流固耦合；微型飞行器；平板壳单元；常体积转换；反距离权重中图分类号：V211．47文献标志码：A文章编号：1005-2615(2013)05—0621-07NumericalSimulationofFluid—StructureInteractionforFlexibleWingMAVMengLingbing，An

4、gHaisong，XiaoTianhang(CollegeofAerospaceEngineering，NaniingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Acomputationalfluiddynamics(CFD)／computationalstructuraldynamics(CSD)couplingmethodologybasedonpartitionedcouplingispresentedforfluid—structure

5、interaction．Geometricnon—linearityofthefiniteelementmodeliscalculatedbaseonthetotalLagrange(T．L．)scheme．ArbitraryLagrangian—Eulerian(ALE)N—Sequationsbasedonthefinitevolumemethodareusedforflowfieldcal—culation．Thedonor—receptorrelationbetweentWOsetsofgridsystemisidentif

6、iedbyalternatingdigitaltree(ADT)．Themethodsofconstantvolumetransformation(CVT)andinversedistanceweighting(IDW)areusedfordataexchangebetweenthetWOsetsofgrids．FlowwithmovingboundariesisdealtwithDelaunaygraphmappingmethod．Thecodefornonlinearstructuralfiniteelementanddatae

7、X—changeisdevelopedandusedtoconnectwiththecodeofflowsolver3D2MUFSwhichhasbeendevel—opedintheMAVcenterofNUAA．Itisappliedtotheaerodynamiccomputationofmicroairvehicles(MAV)．AnexcellentagreementiSfoundbetweenthenumericalresultsandtheexperimentaldata．Itconfirmsthattheapproa

8、chandcodeforfluid—structureinteractionanalysisarereliableandfeasible．Keywords：fluid—structureinteraction；microairvehi