氣動(dòng)彈性分析軟件的分類以及它們之間差別

2017-02-21 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

氣動(dòng)彈性力學(xué)一直是航空航天工業(yè)領(lǐng)域關(guān)心的核心技術(shù)難題,他們一直在尋找解決氣動(dòng)彈性問(wèn)題的有效方法,所幸的是,隨著隨著計(jì)算方法的進(jìn)步,有一些商用軟件業(yè)可以解決一些氣動(dòng)彈性問(wèn)題,但由于基礎(chǔ)技術(shù)和方法不同,每一類方法有著自己的適用范圍,需要我們?cè)谶x用的時(shí)候加以區(qū)別,選擇合適的工具解決各自面臨的氣動(dòng)彈性問(wèn)題。

我們常見的氣動(dòng)彈性軟件基本可以分為兩類,第一類是基于有限元方法,通過(guò)簡(jiǎn)化的歐拉場(chǎng)與結(jié)構(gòu)有限元耦合進(jìn)行氣動(dòng)彈性模擬,第二種方法是對(duì)等的耦合結(jié)構(gòu)和流體模型,實(shí)現(xiàn)松耦合下的氣動(dòng)彈性分析。

第一類軟件以NASTRAN為代表,并且這種方法在工程單位已經(jīng)成功應(yīng)用了近二十年,其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都非常明了,我們概括如下:

1) 由于流體采用基于機(jī)翼的簡(jiǎn)化模型,建模簡(jiǎn)單,通常由精通有限元分析的工程師獨(dú)立完成,易于在工程設(shè)計(jì)單位推廣使用;

2)計(jì)算結(jié)果可靠;

3)計(jì)算規(guī)模較小,是比較理想的氣動(dòng)彈性設(shè)計(jì)軟件。

根據(jù)其原理,也存在以下缺點(diǎn):由于采用簡(jiǎn)化的氣動(dòng)模型,忽略了彎度等因素對(duì)氣動(dòng)力的影響,進(jìn)而影響氣動(dòng)彈性的分析結(jié)果。

第二類軟件是以MpCCI為代表,它通過(guò)順序地求解流體和結(jié)構(gòu)兩場(chǎng),實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)彈性分析。這種方法的特點(diǎn)是:

1)氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)模型分別建立,模型的精度可以人為控制,計(jì)算精度高;

2)建模過(guò)程復(fù)雜,通常需要流體和固體工程師合作完成;

3)計(jì)算量大。

根據(jù)以上情況,我們認(rèn)為第一類軟件(NASTRN)適合于快速設(shè)計(jì)計(jì)算,第二類軟件(MpCCI)適合于驗(yàn)證計(jì)算,其實(shí)在進(jìn)行氣動(dòng)彈性設(shè)計(jì)時(shí),我們可以將兩類軟件結(jié)合起來(lái),取長(zhǎng)補(bǔ)短。如采用第一類軟件找到顫振點(diǎn),利用第二類軟件進(jìn)行確認(rèn)性驗(yàn)證計(jì)算,計(jì)算出準(zhǔn)確的顫振特性。

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