【子领域应用举例】气动弹性设计

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飞机结构的气动弹性分析是飞行器研制过程中必须考虑的问题。飞机在起飞、降落、巡航或机动飞行状态下,由于受到重力、气动力、过载等因素的影响,机翼会发生弹性变形,而且有些工作工况下的变形非常大(超过2m),此变形会导致飞机的气动特性发生明显变化,所以对飞机进行气弹分析非常重要。


1、静气弹


在飞机设计中通常采用线性理论估算方法获得静气弹变形后的外型。随着CAE技术的飞速发展,CFD/CSD多场耦合方法解决静气弹分析也成为国外航空领域的一种精确的手段。下图是ANSYS静气弹分析案例。


ANSYS FSI模拟机翼静气弹


2、颤振


ANSYS-FSI 流固耦合技术在飞行器气弹分析中具有明显优势,采用隐式算法,用户可以使用符合真实物理过程的时间步长,从而达到稳定、高效、精确的瞬态分析。尤其是在机翼颤振分析中,ANSYS-FSI双向流固耦合技术避免了传统方法“准模态”假设,可以实现流场瞬态分析和机翼结构非线性的耦合,符合颤振的实际机理。下图是ANSYS颤振标准验证案例。


AGARD445.6机翼颤振分析