【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水利水电建筑工程行业薄壁结构动力学特性分析和承载设计领域,而且特别涉及一种基于交错迭代耦合技术的薄壁结构动力学特性预测方法。
技术介绍
流体和薄壁结构的相互作用问题有着广泛的工程背景,普遍存在于人体和自然界中,如血管和血液的相互作用、血液流中的微型泵以及人工心脏、水轮发电机组叶片流激振动、飞机机翼和航空发动机叶片颤振问题以及飞行中的昆虫翅膀和空气等,且随着计算方法、计算手段和日益迫切的工程需要而越发受到学术界和工程界的广泛关注,也取得一定的成果。此外,工程界已经可以通过使用相对成熟的有限元软件对结构在流体载荷下的应力、变形等效应进行精确计算。同时,也能够通过使用计算流体动力学软件对结构所受的流体载荷进行准确估计。然而对于进行流固耦合计算的方法和工程应用却较少。其主要原因有:(1)简单的耦合方法由于流体的附加质量会导致求解不稳定(P.Causin, J.F.Gerbeau, F.Nobile, “Added-mass effect in the design of partitioned algorithmsfor f luid-structure problems,,,Comput.Methods App 1.Mech.Engrg, 194 (2005),4506-4527)。(2)过于复杂的界面插值方法计算量大,缺乏工程可操作性。过于简单界面插值方法导致计算误差大。(3)不同软件间缺乏有效的信息传递与交换接口。本方法针对以上问题,提出交错迭代耦合技术,界面信息交换采用移动最小二乘曲面拟合技术,使考虑流固耦合的薄壁结构动力学特性预测方法从理 ...
【技术保护点】
一种基于交错迭代耦合技术的薄壁结构动力学特性预测方法,其特征在于具体步骤包括如下:(1)根据薄壁结构的初始位置构型及其周围环境流场,建立基于有限体积的流体计算模型;(2)根据薄壁结构的物理力学性质、约束条件和步骤(1)的流体计算模型,建立基于有限单元的薄壁结构计算模型;(3)将设计工况流量或流速作为流体计算的进口边界条件;(4)首先用最小二乘曲面拟合技术将流体计算模型与薄壁结构计算模型信息进行界面信息交换,然后通过数据通讯管理和实施监控程序在每一个时间步内进行流体计算模型与薄壁结构计算模型的反复交错迭代,获得薄壁结构的流激振动响应和结构主应力分布,实现薄壁结构动力学特性预测。
【技术特征摘要】
1.一种基于交错迭代耦合技术的薄壁结构动力学特性预测方法,其特征在于具体步骤包括如下: (1)根据薄壁结构的初始位置构型及其周围环境流场,建立基于有限体积的流体计算模型; (2)根据薄壁结构的物理力学性质、约束条件和步骤(I)的流体计算模型,建立基于有限单元的薄壁结构计算模型; (3)将设计工况流量或流速作为流体计算的进口边界条件; (4)首先用最小二乘曲面拟合技术将流体计算模型与薄壁结构计算模型信息进行界面信息交换,然后通过数据通讯管理和实施监控程序在每一个时间步内进行流体计算模型与薄壁结构计算模型的反复交错迭代,获得薄壁结构的流激振动响应和结构主应力分布,实现薄壁结构动力学特性预测。2.根据权利要求1所述的基于交错迭代耦合技术的薄壁结构动力学特性预测方法,其特征在于:所述步骤(I)中流体计算模型的建立采用基于混合动态亚格子的大涡模拟模型、有限体积空间离散和全隐式时间离散格式。3.根据权利要求1所述的基于交错迭代耦合技术的薄壁结构动力学特性预测方法,其特征在于:所述步骤(2)中的薄壁结构是水利水电工程以及航天航空领域广泛采用的由薄型板件和加强构件组成的结构。4.根据权利要求1所述的基于交错迭代耦合技术的薄壁结构动力学特性预测方法,其特征在于:所述步骤(2)中薄壁结构模型计算采用基于有限单元的薄壁计算模型和直接积分的纽马克法。5.根据权利要求 1所述的基于交错迭代耦合技术的薄壁结构动力学特性预测方法,其特征在于所述步骤(4)中用最小二乘曲面拟合技术将流体计算模型与薄壁结构计算模型信息进行界面信息交换的方法为: A、求任意流体节点』处的位移值W = Fg1:在耦合界面P上,有固体节点咕=0.1.L,《 -1),节点Si相应的位置坐标为P = 1,2,L,》),其节点上的位移为4@ = 1,2SL为任意流体节占的位置坐标,在拟合区域的一个局部子域上,拟合函数增表示为 F{x) = / (x)ff(x)(I) 式中a'(x)=α (χ)]*为待求系数,它是坐标χ的函数, =4Wf为插值基函数是插值基...
【专利技术属性】
技术研发人员:王文全,闫妍,张立翔,曾云,李泽,杨锡阶,杨洋,郭涛,
申请(专利权)人:昆明理工大学,
类型:发明
国别省市:
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