一种新的界面映射推进方法及其在气动弹性力学中的应用

摘要

非线性气动弹性研究中,涉及到非线性的流体动力学(CFD)和非线性的结构动力学(CSD)耦合问题,在耦合界面上不仅要进行两场之间信息的传递,而且要有匹配的时间推进格式.针对计算流体动力学(CFD)和计算结构动力学(cSD)的耦合计算方法,基于边界能量守恒,发展了一种新的界面处理方法,包括:①界面映射方法,该方法基于耦合边界上局部的网格信息,将两场之间载荷信息和位移信息的转换放在同一个映射矩阵中来处理,克服了占用大量CPU时间和内存的需求;②界面推进方法,该法基于松耦合计算流程,通过引入半步交错推进,达到了二阶时间精度,提高了计算精度和效率.最后将该界面处理方法应用于柔性大展弦比机翼的气动弹性计算和AGARD445.6机翼的动响应分析中.结果表明该方法能够高效、高精度地处理不同物理场之间的数据交换和时间推进,并具有处理复杂几何体非线性气动弹性问题的能力.