弹性体动网格方法改进及在高超声速体襟翼非定常仿真中的初步应用

来源 :国防科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Euphemia123
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动网格是处理包含运动边界非定常流场问题的关键技术,在可变形飞行器、气动弹性、流固耦合等问题中得到广泛应用。本文基于经典的弹性体动网格方法,发展了多种网格质量更高、鲁棒性更强的改进方法,并以高超声速体襟翼非定常问题为背景进行相关研究及应用。首先,详细介绍了弹簧比拟法、径向基函数法和弹性体法的基本思想和实现方法;从网格变形能力、网格质量和网格变形效率多个方面进行了对比分析;特别总结了弹性体法的应用策略,可为工程应用提供指导。其次,基于经典的非线性弹性体法,从经典方法组合,网格质量反馈和局部弹性模量约束等多个方向提出改进方法,提高了弹性体法的鲁棒性;对多种改进方法的组合效果进行研究,提出了网格鲁棒性最优的改进方案。然后,通过典型的非定常问题对改进方法进行了验证,如NACA0012翼型的俯仰、沉浮振荡,三维ONERA M6机翼俯仰振荡和三维弹性平板振动等。结果表明,改进方法具有较好的可靠性和稳定性,可以用于非定常流场的数值仿真。最后,基于改进的弹性体法,实现了高超声速体襟翼的舵面偏转仿真,分析了非定常流场中气动数据、流场气压和体襟翼表面状态的动态变化,为探索体襟翼的气动热弹性耦合提供基础。论文围绕高质量的动网格技术开展研究,针对弹性体法发展了多种有效的改进方法。该方法经验证具有较高的可靠性和适用性,可为高超声速体襟翼等其他非定常问题提供支撑。
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