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1、2008年5月北京航空航天大学学报May2008第34卷第5期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsVol.34No15弹性变形对柔性机翼气动特性影响分析张华马东立马铁林(北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100083)摘要:针对大展弦比全复合材料机翼的非线性静气弹响应行为,采用CFD/CSM(ComputationalFluidDynamics/ComputationalStructuralMechanics)弱耦合方法,使用三维N2S方程和结构力学方程
2、以及动网格生成技术和压强插值技术,通过高精度的数值模拟,求解了大展弦比柔性机翼在结构几何非线性变形状态下的非线性静气弹响应问题.算例分别对典型的大展弦比复合材料前掠机翼和后掠机翼进行了求解,计算结果表明,与前掠翼相比,后掠翼的升力系数明显降低,升阻比降低,严重偏离了刚性机翼的设计点,在柔性机翼的气动设计中必须加以考虑.关键词:机翼;空气动力学;柔性结构;结构变形中图分类号:V211.41文献标识码:A文章编号:100125965(2008)0520487204Analysisofaerodynamicscharacteristic
3、offlexiblewingcausedbydeflectionZhangHuaMaDongliMaTielin(SchoolofAeronauticScienceandEngineering,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100083,China)Abstract:Ahigh2fidelitynumericalsimulationwaspresentedfortheflexiblehigh2aspectratiocompositewingbecauseo
4、fitshigh2speednonlinearaeroelasticbehavior.Thefluid2structureinteractionprocedureusedaloosely2coupledmethodology.Thecompressibleflowwasmodeledusingthe32DN2Sequationsonadeformablemesh,andthecomputationalstructuralmechanicsmodeledinasteadyanalysiswithgeometrically2nonli
5、neareffects.Thetransferofdistributedloadsanddisplacementsatthefluid2structureinterfacewasbasedonde2tailed32Drepresentations.Usingthisapproach,arepresentativehigh2aspect2ratiocompositeforward2sweptandbackwards2sweptwingwereinvestigatedforthesteadyflightconditions.Final
6、ly,thesolutionwasimple2mentedfortheloosely2coupledfluid2structureinteractionproblem.Comparedwiththeforward2sweptwing,theliftcoefficientofbackwards2sweptwingdecreasesobviously,thelift2dragratioreducesmarkedly,whichisob2viouslydifferentfromtherigidwing,soitmustbeconside
7、redduringthedesignofaflexiblewing.Keywords:wings;aerodynamics;flexiblestructures;deflection随着复合材料在航空结构上的广泛使用,出影响,只能在设计中采用更大的结构刚度来被动现了特大展弦比全复合材料机翼结构,机翼结构地防止结构柔性所引起的不良的气动效应.根据的柔性成为气动设计中不可忽略的重要因素,直这种设计思路设计现有的大展弦比复合材料机接影响到飞机的气动特性和安全性.翼,不仅很难保证其刚性设计状态下的最优气动常规的飞机设计中,机翼气动设计是按
8、照刚特性,而且要在结构重量上付出沉重的代价,甚至性机翼进行的,即对机翼外形参数进行优化设计于抵消其材料的先进性.同时,航空材料性能的大时不考虑机翼的柔性变形对气动特性的影响.同幅提升,材料的强度特性大大提高,而刚度特性却时,为了抑制机翼的柔性给飞行
