飛機(jī)機(jī)翼在氣液兩相流場(chǎng)中的流固耦合分析.pdf

1、機(jī)翼繞流問題一直是航空工業(yè)中重點(diǎn)關(guān)注的問題之一,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,數(shù)值仿真的方法已經(jīng)成為研究機(jī)翼繞流問題的主要手段。早些年來(lái),學(xué)者們主要應(yīng)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)理論(CFD)對(duì)飛機(jī)機(jī)翼附近的單一流場(chǎng)特性進(jìn)行研究分析,應(yīng)用計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論(CSD)對(duì)機(jī)翼結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性進(jìn)行研究分析,并采用Navier-Stokes方程進(jìn)行簡(jiǎn)單的耦合計(jì)算。飛機(jī)真實(shí)的服役環(huán)境十分惡劣,載荷多變,機(jī)翼受到流體載荷作用發(fā)生形變,機(jī)翼的變形也會(huì)影響流場(chǎng)的分布。采

2、用單物理場(chǎng)進(jìn)行仿真研究機(jī)翼的繞流,并不能真實(shí)再現(xiàn)飛機(jī)在真實(shí)飛行中的服役情況,采用多物理場(chǎng)耦合技術(shù)進(jìn)行數(shù)值仿真能夠有效的解決此類問題,因此,多物理場(chǎng)耦合技術(shù)是工程實(shí)際的需要也是必然的發(fā)展趨勢(shì)。本課題基于MpCCI耦合平臺(tái),對(duì)飛機(jī)機(jī)翼在理想流場(chǎng)和氣液兩相流場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了力學(xué)仿真分析,主要完成以下工作:
　　 1.基于MpCCI多物理場(chǎng)耦合平臺(tái),建立計(jì)算模型且實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)分析軟件Fluent與結(jié)構(gòu)場(chǎng)分析軟件ABAQUS在耦合計(jì)算時(shí)的數(shù)據(jù)

3、交換。并闡述了基于MpCCI耦合平臺(tái)實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)與結(jié)構(gòu)場(chǎng)數(shù)據(jù)交換過程。
　　 2.建立了NACA0012機(jī)翼的二維三維結(jié)構(gòu)場(chǎng)、流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算模型;在機(jī)翼繞流的數(shù)值仿真中,湍流模型對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果有至關(guān)重要的影響,因此,只有選取合適的數(shù)值模型才能有效的保證數(shù)值實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確與精度。本文首先分析對(duì)比各湍流模型特點(diǎn),有針對(duì)性的選擇符合本文仿真實(shí)驗(yàn)的湍流模型。并實(shí)現(xiàn)了對(duì)二維,三維機(jī)翼的流固耦合計(jì)算。
　　 3.驗(yàn)證分析了機(jī)翼在二維理想流場(chǎng)

4、模型中,升力系數(shù)與攻角的變化關(guān)系,分析理想流場(chǎng)條件下機(jī)翼附近結(jié)果,與耦合計(jì)算后流場(chǎng)的壓力與速度的分布結(jié)果進(jìn)行區(qū)別。并分析了機(jī)翼上應(yīng)力和位移的變化。初步探討了二維機(jī)翼在氣液兩相流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),機(jī)翼附近流場(chǎng)的壓力和速度隨流體中含液率的變化關(guān)系。以及隨著含液率的變化對(duì)機(jī)翼載荷變化的影響。
　　 4.初步探討了三維機(jī)翼在氣液兩相流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),機(jī)翼附近流場(chǎng)的壓力和速度隨流體中含液率的變化關(guān)系。分析三維機(jī)翼上應(yīng)力與位移的分布情況,機(jī)翼上應(yīng)力隨