飛機(jī)機(jī)翼的流-固-熱多物理場(chǎng)耦合計(jì)算.pdf

1、單一物理場(chǎng)的研究與模擬分析已不能滿足工程技術(shù)日趨復(fù)雜化、集成化的需要。傳統(tǒng)計(jì)算方法常把飛機(jī)當(dāng)做剛體來考慮，然而流場(chǎng)與結(jié)構(gòu)場(chǎng)的相互作用對(duì)飛機(jī)力學(xué)、熱學(xué)等性能有著直接影響。氣動(dòng)力、慣性力、彈性力和熱應(yīng)力之間相互作用導(dǎo)致了飛機(jī)的氣動(dòng)熱彈性問題。飛機(jī)機(jī)翼在流場(chǎng)-結(jié)構(gòu)場(chǎng)-溫度場(chǎng)耦合作用下會(huì)對(duì)材料性能產(chǎn)生顯著影響，因此對(duì)飛機(jī)機(jī)翼在多物理場(chǎng)下的材料服役行為預(yù)測(cè)顯得十分重要。
　　 近年來，人們常采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)來分析飛機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)

2、特性，采用計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)(CSD)來分析飛機(jī)結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性與振動(dòng)特性。同時(shí)使用Navier-Stokes方程的CFD計(jì)算技術(shù)與CSD計(jì)算技術(shù)進(jìn)行耦合計(jì)算，可以對(duì)飛機(jī)的氣動(dòng)熱彈性響應(yīng)進(jìn)行初步的預(yù)測(cè)。
　　 本文利用一種全新的基于網(wǎng)格的并行代碼耦合接口軟件(MpCCI)對(duì)飛機(jī)機(jī)翼的流-固-熱多物理場(chǎng)問題進(jìn)行了分析研究。主要工作有以下三個(gè)方面：
　　 1.實(shí)現(xiàn)了基于MpCCI的CSD與CFD軟件協(xié)同計(jì)算迭代耦合求解，高效、便捷

3、地搭建了二維三維的飛機(jī)機(jī)翼的流-固-熱多物理場(chǎng)耦合平臺(tái)。詳細(xì)闡述了基于MpCCI多物理場(chǎng)耦合計(jì)算的實(shí)現(xiàn)過程，利用MpCCI軟件處理流場(chǎng)與結(jié)構(gòu)場(chǎng)網(wǎng)格信息的交換問題。同時(shí)利用MpCCI軟件與多種商業(yè)分析軟件的兼容性，可以靈活、方便地搭建適應(yīng)不同維度、不同物理問題的多物理場(chǎng)耦合平臺(tái)。
　　 2.建立了NACA0012翼型飛機(jī)機(jī)翼的二維三維結(jié)構(gòu)場(chǎng)、流場(chǎng)的數(shù)值模型。分析了該機(jī)翼二維三維的結(jié)構(gòu)場(chǎng)-流場(chǎng)-溫度場(chǎng)定常耦合計(jì)算結(jié)果，對(duì)比未耦合計(jì)算