基于ANSYS/CFX耦合的机翼颤振分析

在飞行器飞行气动特性的研究中,为避免传统方法进行颤振点预测时的"准模态"假设,能够更加准确地仿真机翼在流场中的真实运动情况,根据CFD/CSD一体化设计思想,采用了ANSYS/CFX紧耦合算法,对国际标准气动弹性模型AGARD 445.6机翼作了颤振分析,验证性地研究了亚音速和跨音速颤振机理,将仿真计算结果和实验数据进行了比较.表明耦合计算所得的颤振速度和颤振频率和实验值吻合,在亚音速阶段,机翼颤振主要是机翼的弯曲扭转耦合运动引起,而跨音速阶段则主要是机翼的弯曲运动的不稳定性引起,与理论定性分析得到的结果一致,证明ANSYS/CFX全耦合的应用为求解非线性流固耦合问题提供了有效的方法.     

风扇/压气机动叶流固耦合特性分析

在叶轮机械的设计中,流固耦合效应对叶轮机气动性能与结构特性的影响较大.为提高航空发动机的性能,气压机的叶片要增长,负载随之增加,结构强特性也要进行优化.采用计算流体力学与计算结构动力学相结合的方法,通过三维线性插值与常体积转换两种不同的数据交换,用CFD与CSD计算之间的气动力与变形位移数据的相互传递,并对气动与结构计...     

发动机排气管流-固-热强耦合分析

为研究发动机排气管在流-固-热强耦合作用下的复杂工况,用INTESIM软件中流-固-热强耦合的方法计算某型发动机排气管在工作过程中流场、温度场、热变形和热应力的分布情况.结果表明,与传统的分析方法相比,INTESIM的强耦合方法收敛性更好,并且可以在同一软件平台下对模型耦合矩阵方程直接求解得到结构应力场、位移场、流场和温度场的所有结果.     

基于流固耦合方法的运载火箭安全阀颤振问题研究

安全阀是运载火箭增压输送系统所属重要单机,用于保护推进剂贮箱免受过压,在地面测试中曾出现安全阀在启闭过程中主阀颤振现象,导致零件受损并影响产品性能.基于动网格下的N-S流动方程和非线性接触下的刚体运动控制方程的流固耦合方法,采用Realizable k-ε湍流模型和显式动力学算法分析了阀门的气动载荷,进而分析出阀门颤振产生的机理为流场压力脉动与结构频率耦合和活塞在冲击响应作用下与阀杆都产生了塑性变形,据此提出增大运动部件尺寸来改善结构频率的措施,并对改善后的产品开展抽样试验验证,测试结果表明采取的改善措施有效地解决了阀门颤振问题,具有实际的工程价值.     

基于CFD计算和遗传算法的乘波体优化

针对定常楔形角方法生成的乘波体外形,直接通过CFD计算得到其外部粘性流场进而得到升阻比,然后应用遗传算法,以最大升阻比为目标,得到了一组优化的外形参数．分别用Gambit和Fluent的命令行接口进行网格划分和实际的流场计算．为了实现计算过程的自动化,通过matlab和bash脚本编程黏合起这些过程．最后,针对得到的优化外形,计算了不同来流马赫数和攻角下的流场并分析了升力系数、阻力系数以及升阻比随马赫数和攻角变化趋势,得到了一些有趣的规律．     

基于CFD/CSD方法的亚音速平板结构气动弹性分析

采用CFD/CSD双向流固耦合算法研究平板结构的气动弹性耦合特性.首先,采用CFD/CSD算法计算平板结构的颤振临界速度,并与已有文献中的实验结果进行比较验证.然后,分别对简支和固支边界条件的三维平板结构进行气动弹性特性分析,计算不同约束情况下流场分布的变化和平板结构的位移响应.同时还考虑加肋和结构材质对平板结构气动弹性特性的影响.     

带径向翼槽SRM点火瞬间流固耦合数值分析

大长径比固体发动机点火瞬间,固体推进剂药柱易受点火燃气压力作用产生变形,而变形的药柱又会对燃气流动产生影响,即固体发动机点火瞬间的流固耦合现象.在复杂过程中,对大中型同体发动机而言,仅有几十分之一秒到几秒,但发生故障的概率却相对较高.采用MpCCI耦合器作为FLUENT和ANSYS的数据交换平台,对带径向翼槽大长径比固体发动机点火过程中的流固耦合现象进行了数值模拟.结果表明,该型发动机点火瞬间燃气流动与药柱变形强烈耦合,药柱变形主要发生在径向翼槽的尖点处,且随点火过程的推进变形加剧.计算了点火压力冲击下药柱的位移及应力场的分布规律,研究结果为流固耦合技术为固体发动机上的应用奠定了一定的基础.     

超空泡射弹尾拍运动流固耦合动力学响应研究

基于ANSYS软件和CFX软件的双向隐式交错迭代法对超空泡射弹尾拍运动过程中的流固耦合响应进行了研究,结构响应仿真采用有限元法、流场仿真采用分相流模型和SST湍流模型,重点比较分析了流固耦合作用对射弹运动姿态和流体动力的影响,给出了尾拍过程中弹体应力的变化规律.     

太阳能无人机机翼颤振动力学建模与分析

太阳能无人机作为一种大展弦比轻质飞行器,其机翼的气动弹性效应显著,其中颤振问题尤为关键。此类飞机具有大尺寸和低刚度特点,通过风洞试验研究机翼颤振问题,成本高而且难度大,难以实现,因此仿真计算是分析此类飞机颤振问题的主要手段。针对国内某翼展为40米的太阳能无人机大展弦比机翼,首先对机翼有限元模型进行工程化处理,在此基础上开展结构动力学分析和颤振计算,重点计算了机翼上不同吊舱布置下的颤振速度。经过仿真计算,得到该太阳能无人机机翼颤振速度为26m/s, 满足设计要求,进一步分析表明,可以通过增加发动机连杆的长度、在发动机上增加配重以及改变吊舱在机翼上的展向站位等手段来提高此无人机的颤振速度。     

热膨胀过程中流固耦合应力分析的等效方法

密闭容器内的液体受热膨胀后,会挤压容器并使其受力变形直至破裂,而传统的流固耦合分析方法难以解决这种流固耦合场、应力场和温度场等多场耦合的问题.利用等效表面载荷的方法来模拟膨胀的液体与固体之间的相互作用,可分析在温度升高过程中内部充满液体的某个容器的受力情况.通过本方法对容器进行动态应力分析,可等效得到容器某个部分结构失效时,容器内壁所受载荷的具体大小及其容积的变化,并可对应得到某处结构失效时刻的准确温度.该方法可有效解决多场耦合的问题,并且省去液体模型,提高分析和计算速度.结合电池冷却箱受热膨胀的算例进一步阐释该方法.