气动弹性分析软件的分类以及它们之间差别

2017-02-21 by:CAE仿真在线来源:互联网

气动弹性力学一直是航空航天工业领域关心的核心技术难题,他们一直在寻找解决气动弹性问题的有效方法,所幸的是,随着随着计算方法的进步,有一些商用软件业可以解决一些气动弹性问题,但由于基础技术和方法不同,每一类方法有着自己的适用范围,需要我们在选用的时候加以区别,选择合适的工具解决各自面临的气动弹性问题。

我们常见的气动弹性软件基本可以分为两类,第一类是基于有限元方法,通过简化的欧拉场与结构有限元耦合进行气动弹性模拟,第二种方法是对等的耦合结构和流体模型,实现松耦合下的气动弹性分析。

第一类软件以NASTRAN为代表,并且这种方法在工程单位已经成功应用了近二十年,其优点和缺点都非常明了,我们概括如下:

1) 由于流体采用基于机翼的简化模型,建模简单,通常由精通有限元分析的工程师独立完成,易于在工程设计单位推广使用;

2)计算结果可靠;

3)计算规模较小,是比较理想的气动弹性设计软件。

根据其原理,也存在以下缺点:由于采用简化的气动模型,忽略了弯度等因素对气动力的影响,进而影响气动弹性的分析结果。

第二类软件是以MpCCI为代表,它通过顺序地求解流体和结构两场,实现气动弹性分析。这种方法的特点是:

1)气动和结构模型分别建立,模型的精度可以人为控制,计算精度高;

2)建模过程复杂,通常需要流体和固体工程师合作完成;

3)计算量大。

根据以上情况,我们认为第一类软件(NASTRN)适合于快速设计计算,第二类软件(MpCCI)适合于验证计算,其实在进行气动弹性设计时,我们可以将两类软件结合起来,取长补短。如采用第一类软件找到颤振点,利用第二类软件进行确认性验证计算,计算出准确的颤振特性。

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