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考虑弹性变形的机翼气动

刘金辉  
【摘要】:目前,随着计算流体力学(CFD)和计算结构力学(CSM)的飞速发展,对机翼在气动、结构方面分别进行优化设计进行了大量研究。然而,机翼的气动特性和结构变形是牢固耦合的。所以,现代机翼的优化设计需要多学科结合起来,如空气动力学、结构力学等,充分考虑它们之间的相互作用。 本文研究了考虑弹性变形的机翼气动—结构多学科优化设计方法。研究工作主要包括以下几个方面: 1、用三维Euler方程数值解法计算机翼在给定条件下的气动力,用于结构分析: 2、使用结构有限元分析软件的参数化设计语言编写了能自动进行机翼建模、划分网格、施加约束和载荷、求解、输出结构变形、应力和结构重量的结构分析程序; 3、进行了基于EuIer方程和结构有限元模型的静气动弹性计算,成功地解决了在CFD程序中调用结构分析程序以及数据传递的难题,并分析了弹性变形对气动特性和结构特性的影响; 4、完成了基于响应面法的弹性机翼气动—结构多学科优化设计。 优化结果表明,优化后的机翼具有较好的气动—结构综合性能,升阻比增加了而重量有所减轻:模型精度满足设计要求,拟合误差均不超过1%。这说明所发展的气动—结构多学科优化设计方法是成功有效的,该方法在机翼多学科优化设计方面具有更好的适用性和优越性,有着广泛的应用前景。


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