【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机辅助分析工程，具体涉及一种基于仿真软件的柔性机身扑翼飞行器气动数值仿真方法。
技术介绍
1、扑翼飞行器具有高升阻比、低速高效、灵活性强等特点，在环境检测、侦察和监视、搜救和救援等多种领域有极高的应用前景。现有的扑翼飞行器设计往往依赖于刚性电路板，这种设计可能会限制其灵活性和适应性。柔性机身在扑翼飞行器设计中的应用可以提供更大的自由度，使得翼面形状和扭曲能够根据需要进行调整。这种灵活性可以改善飞行性能，提高机动性和操纵性。
2、现有技术大多应用刚性体机身；模型复杂，前期固体域处理步骤繁琐；在进行流体域网格划分时，没有进行适当的区域划分，考虑与实际结合误差较大；无关区域网格占比大，计算量大，计算精度差；连接复杂，导致动网格计算量大，在部分区域会出现网格割裂；没有明确简化网格数量，简化计算的方式的缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于仿真软件的柔性机身扑翼飞行器气动数值仿真方法，采用柔性机身，利用仿真软件的多物理场耦合功能，同时考虑了扑翼飞行器的气动和结构相互作用；算法更精确、网格划分更加优化、描述更加准确。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于仿真软件的柔性机身扑翼飞行器气动数值仿真方法，包括以下步骤：
3、步骤1：几何建模；使用三维建模软件创建柔性机身扑翼飞行器的几何模型；
4、步骤2：流场模拟设置和网格划分；将柔性机身扑翼飞行器的几何模型导入到仿真软件的流体仿真模块中，在流场
5、步骤3：固体域求解；使用瞬态分析模块对柔性机身扑翼飞行器进行有限元建模，使用仿真软件力学模块求解器对柔性机身扑翼飞行器的静力学和动力学行为进行求解，获得柔性机身扑翼飞行器的变形和振动响应；
6、步骤4：运动模拟和耦合求解；在流体仿真模块中采用动态网格技术，将柔性机身扑翼飞行器的柔性机身的变形信息传递给流场模拟；通过耦合边界条件将流场模拟中的流场和柔性机身的响应相互影响进行双向流固耦合求解；求解后得到仿真结果。
7、所述步骤1包括：
8、步骤1.1：利用solidworks对所述柔性机身扑翼飞行器的蝴蝶翅膀进行几何模型的建立；
9、步骤1.2：再对所述柔性机身扑翼飞行器的柔性体机身进行几何模型的建立；
10、步骤1.3：根据柔性机身扑翼飞行器的零部件的相互关系建立装配体，生成step文件导出；
11、所述步骤2包括：
12、步骤2.1：将步骤1.1的装配体导入仿真软件的几何模块，根据流体力学理论及相关经验公式确定计算域大小，创建外流场；
13、步骤2.2：对外流场进行分割以降低无关网格数量；
14、步骤2.3：选中外流场和柔性机身扑翼飞行器，保留柔性机身扑翼飞行器部分，得到流体域，在流体域和固体域之间创建流固交界面；
15、步骤2.4：抑制已经生成的固体域，对流体域的入口和出口进行设置，插入扫掠网格，选中步骤2.3创建的流体域；对流固交界面进行精细的网格划分避免负体积的产生；生成流体域网格；
16、步骤2.5：流体域求解设置；进行网格缩放、质量检查，将求解设置为瞬态，选择压力场；设置物理模型为sst k-omega；定义流体材料类型；设置边界条件，选择入口类型为速度入口，设置来流速度；选择出口类型为压力出口；指定动网格参数，选择流固耦合交界面类型，根据网格节点的变化使用重划模型和光滑模型进行计算和更新网格；设置求解方法，根据模型调整松弛因子；初始化设置仿真软件的流体域模块。
17、所述步骤3包括：
18、步骤3.1：根据模型实际材料编辑材料属性导入材料；将流体域抑制，对柔性机身扑翼飞行器的柔性体机身进行定义及材料赋予；
19、步骤3.2：创建铰接；创建流固耦合交界面；给柔性机身扑翼飞行器的机翼赋予扑动运动参数；建立固定支撑；
20、步骤3.3：创建网格，对柔性机身扑翼飞行器的机身采用扫掠网格划分，机翼采用自动网格划分；
21、步骤3.4：在仿真软件力学模块求解器中创建柔性机身扑翼飞行器柔性机身的总变形；再创建柔性机身扑翼飞行器整体的总变形。
22、所述步骤4包括：
23、步骤4.1：系统求解设置；通过流体域的流固交界面和固体域的流固交界面，建立数据传递形式；使用耦合求解器进行耦合计算。
24、步骤5：后处理和评估：使用后处理工具对仿真结果进行分析和评估；根据仿真结果，对柔性机身扑翼飞行器的设计进行优化。
25、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
26、1、提供了一种基于仿真软件柔性机身扑翼飞行器的气动数值仿真方法，将柔性机身应用于扑翼飞行器的设计和优化，更具灵活性和适应性；
27、2、利用仿真软件的多物理场耦合功能，在仿真过程中考虑了扑翼飞行器的气动和结构相互作用，对柔性机身扑翼飞行器的行为进行了更准确地描述；
28、3、采用扫掠网格技术，优化网格划分、有利于数值模拟的精度和稳定性，减少数值计算误差；
29、4、使用重划模型和光滑模型进行计算和更新网格，实现动态网格控制、操作方便，易执行，具有更高的准确性；
30、5、对柔性机身扑翼飞行器的气动特性进行准确模拟和评估，有助于发现和优化飞行器的设计缺陷，提高飞行器的性能；减少了设计成本和周期，借助该技术提供的全面、准确的仿真框架，可以在计算机模拟阶段对柔性机身扑翼飞行器进行多次评估和优化，减少了实际试验和测试的需求。这有助于降低设计成本和周期，缩短产品开发时间，提高研发效率。
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1.一种基于仿真软件的柔性机身扑翼飞行器气动数值仿真方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于仿真软件的柔性机身扑翼飞行器气动数值仿真方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种基于仿真软件的柔性机身扑翼飞行器气动数值仿真方法，其特征在于：
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5.根据权利要求1所述的一种基于仿真软件的柔性机身扑翼飞行器气动数值仿真方法，其特征在于：还包括
【技术特征摘要】
1.一种基于仿真软件的柔性机身扑翼飞行器气动数值仿真方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于仿真软件的柔性机身扑翼飞行器气动数值仿真方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种基于仿真软件的柔性机身扑...
【专利技术属性】
技术研发人员：马鑫盟，杨梦阳，程帅，赵丽滨，张忠海，吕凌峰，王若凡，谢佳楠，王志玺，于文宾，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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