一种改进的流固耦合插值方法技术

本发明专利技术提供一种改进的流固耦合插值方法,通过计算流场和结构物面单元法线方向判断插值节点在几何外形中所处的位置，当二者同处于上翼面或同处于下翼面时进行插值，保证流场和结构上下翼面插值关系的统一性。该方法提高了翼尖、翼舵前后缘等几何薄外形区域的气动力插值准确性，经过工程适用，该方法对于复杂外形具有较强的鲁棒性、计算稳定性和操作简易性。

An improved interpolation method for fluid-structure interaction

The invention provides an improved fluid-structure coupling interpolation method, which judges the position of interpolation nodes in the geometric shape by calculating the normal direction of flow field and structural surface element, and interpolates when both are on the upper wing surface or on the lower wing surface, so as to ensure the unity of the interpolation relationship between the flow field and the upper and lower wing surfaces of the structure. This method improves the accuracy of aerodynamic interpolation in geometric thin shape areas such as wing tip and rudder front and rear edges. After engineering application, this method has strong robustness, computational stability and easy operation for complex shape.

【技术实现步骤摘要】
一种改进的流固耦合插值方法
本专利技术属于飞行器气动弹性
，具体涉及一种改进的流固耦合数据插值方法。
技术介绍
随着计算能力的不断提升，飞行器在设计阶段对气动弹性的预测精度要求逐渐提高，CFD/CSD直接耦合静气动弹性分析方法在工程上逐渐得到应用。CFD/CSD耦合方法的计算精度主要取决于两方面因素，一方面是CFD和CSD求解器的计算精度，在实际工程应用中主要使用商业软件求解，如FLUENT、ANSYS、Nastran等；另一方面由于流场和结构物面网格分布通常不一致，需要在流场和结构求解器之间进行数据交换，数据插值精度对于气动弹性分析也比较关键。径向基函数插值方法只需要流场和结构插值点的空间三维坐标信息便可进行插值，插值准确性和鲁棒性比较好，在CFD/CSD耦合计算领域得到了广泛应用。但该方法主要根据插值节点之间的距离关系进行插值，在处理一些特殊几何部位，如翼尖、翼舵前后缘等几何薄外形处时，由于上下翼面插值节点距离较近，会出现上翼面气动力插值到下翼面，下翼面气动力插值到上翼面的情况，插值到结构的气动力与流场气动力分布存在差异，进而影响结构弹性变形计算结果。对于较常规的翼舵外形，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进的流固耦合插值方法，其特征在于，通过以下步骤实现：步骤一、建立流场CFD网格，进行流场CFD计算，获得流场气动力分布，并导出CFD网格物面单元的气动力以及坐标；步骤二、建立结构有限元模型，并将有限元模型外表面网格单元的法线方向调整为指向飞行器外部，导出有限元模型的插值节点和外表面网格单元信息；步骤三、采用紧支径向基函数插值方法建立流场和结构插值关系，建立过程中满足以下条件：A3.1根据导出的CFD网格物面单元的坐标，得出CFD网格物面单元的法线方向，并判断CFD网格物面单元的法线方向和结构有限元模型插值节点所在单元的法线方向的关系；A3.2根据判断结果，若两个法线方向夹角小于或等于...

【技术特征摘要】
1.一种改进的流固耦合插值方法，其特征在于，通过以下步骤实现：步骤一、建立流场CFD网格，进行流场CFD计算，获得流场气动力分布，并导出CFD网格物面单元的气动力以及坐标；步骤二、建立结构有限元模型，并将有限元模型外表面网格单元的法线方向调整为指向飞行器外部，导出有限元模型的插值节点和外表面网格单元信息；步骤三、采用紧支径向基函数插值方法建立流场和结构插值关系，建立过程中满足以下条件：A3.1根据导出的CFD网格物面单元的坐标，得出CFD网格物面单元的法线方向，并判断CFD网格物面单元的法线方向和结构有限元模型插值节点所在单元的法线方向的关系；A3.2根据判断结果，若两个法线方向夹角小于或等于90°，则建立插值关系，反之则不建立；步骤四、根据步骤三建立的插值关系，将导出的CFD网格物面单元的气动力插值到结构有限元模型插值节点，得到插值完成后的气动力；步骤五、利用步骤四得到的气动力，开展结构有限元模型在所述气动力作用下的有限元分析，获得结构弹性变形；步骤六、将结构弹性变形插值到流场CFD网格，并对该流场CFD网格进行动网格，获得弹性变形后的CFD网格；步骤七、对步骤六所得弹性变形后的CFD网格开展流场CFD计算并对气动力计...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑凯华，程萌，
申请(专利权)人：北京机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11