【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及氣動彈性力學，具體涉及一種面向su2格式氣動網(wǎng)格的氣動彈性動網(wǎng)格構建方法，尤其涉及一種結合貪婪精簡法的面向su2格式氣動網(wǎng)格的氣動彈性動網(wǎng)格構建方法。
技術介紹
1、氣動彈性力學主要研究氣動力、彈性力與慣性力之間耦合的問題。結構受氣動載荷產生變形，而結構變形又會改變氣動載荷的大小與分布，是一類典型的流固耦合問題。隨著現(xiàn)代飛行器對航時、速度等各類性能要求的日漸提升與各類新技術、新理論的創(chuàng)新與發(fā)展，氣動彈性設計從過去的被動校核逐漸轉變?yōu)橹鲃釉O計，成為飛機總體設計過程中不可或缺的重要部分，并發(fā)揮著不可替代的關鍵作用。
2、鑒于氣動彈性在飛行器設計中的關鍵作用，在氣動彈性設計階段需要對民用飛機的變形、載荷分布等問題進行較為準確的分析。氣動力的求解是氣動彈性計算過程中的核心問題之一。得益于計算流體力學(cfd)技術的發(fā)展和計算機性能的大幅提高，近年來的氣動彈性計算中正越來越多地采用以跨聲速小擾動方程、歐拉方程或n-s方程為基礎的cfd技術來計算氣動力。cfd方法從流動基本方程出發(fā)，使用的假設較少，可以有效模擬流動的本質特征，獲得氣動力計算精度較高。在氣動彈性計算過程中，結構變形改變了流場的拓撲結構，需要運用動網(wǎng)格技術來實現(xiàn)求解域的變形。因此，動網(wǎng)格技術是氣動彈性計算研究的關鍵技術，發(fā)展通用性好、計算效率高、適用性強的動網(wǎng)格技術一直是氣動彈性力學研究中的廣受關注的重點領域。
3、su2是一種用于計算流體動力學(cfd)、結構分析、熱傳遞和化學反應的開源工具包。su2網(wǎng)格是su2軟件包中用于生成和處理幾何
技術實現(xiàn)思路
1、鑒于上述問題，本專利技術提供了一種面向su2格式氣動網(wǎng)格的氣動彈性動網(wǎng)格構建方法，本專利技術讀取su2格式機翼氣動網(wǎng)格模型在工況條件下的網(wǎng)格與變形參數(shù)，并獲取所有網(wǎng)格節(jié)點的坐標與變形點的變形信息。在變形計算開始前采用高效貪婪精簡法，從網(wǎng)格節(jié)點中選取部分的節(jié)點作為氣動彈性動網(wǎng)格的支撐點，并且根據(jù)這這些節(jié)點上的位移建立滿足精度要求的低維徑向基函數(shù)插值。通過徑向基函數(shù)構建插值矩陣，求解變形權重系數(shù)，獲得所有節(jié)點的變形信息。對su2網(wǎng)格的節(jié)點連接信息進行恢復，得到最終變形后的網(wǎng)格；實現(xiàn)了高效高精度氣動彈性分析中網(wǎng)格變形的構建。
2、本專利技術提供了一種面向su2格式氣動網(wǎng)格的氣動彈性動網(wǎng)格構建方法，包括：
3、步驟s1、利用有限元軟件和su2格式的氣動網(wǎng)格文件，建立su2格式機翼氣動網(wǎng)格模型；
4、獲取su2格式機翼氣動網(wǎng)格模型中各個網(wǎng)格節(jié)點的坐標點、各個網(wǎng)格節(jié)點之間的連接信息以及各個網(wǎng)格節(jié)點區(qū)分信息；
5、步驟s2、設定工況條件，su2格式的機翼氣動網(wǎng)格模型基于所述工況條件進行變形，獲得變形后的氣動網(wǎng)格、變形網(wǎng)格節(jié)點以及變形網(wǎng)格節(jié)點變形量；
6、在各個變形網(wǎng)格節(jié)點中進行三維樣條曲線插值，獲得各個變形網(wǎng)格節(jié)點插值點；
7、步驟s3、基于各個變形網(wǎng)格節(jié)點插值點、變形網(wǎng)格節(jié)點變形量和貪婪精簡法對多個變形網(wǎng)格節(jié)點進行精簡，得到精簡后的網(wǎng)格節(jié)點以及對應的位移；
8、優(yōu)選的，步驟s3所述得到精簡后的網(wǎng)格節(jié)點的具體步驟包括：
9、步驟s31、預設位移誤差閾值；
10、步驟s32、令t＝1，當t＝1時，表示第一個網(wǎng)格節(jié)點集合；
11、步驟s33、在多個變形網(wǎng)格節(jié)點中隨機選取2％的變形網(wǎng)格節(jié)點，作為第t個網(wǎng)格節(jié)點集合；
12、對第t個網(wǎng)格節(jié)點集合中各個變形網(wǎng)格節(jié)點進行三維樣條曲線插值，得到各個變形網(wǎng)格節(jié)點的插值點，作為第t個網(wǎng)格節(jié)點集合的插值點集；
13、步驟s34、獲取第t個網(wǎng)格節(jié)點集合中各個變形網(wǎng)格節(jié)點對應的變形量；基于所述第t個網(wǎng)格節(jié)點集合的插值點集、各個變形網(wǎng)格節(jié)點對應的變形量和徑向基函數(shù)求解各個變形網(wǎng)格節(jié)點位移；
14、計算各個變形網(wǎng)格節(jié)點的實際變形量；基于所述各個變形網(wǎng)格節(jié)點的實際變形量和第t個網(wǎng)格節(jié)點集合中各個變形網(wǎng)格節(jié)點位移，得到各個變形網(wǎng)格節(jié)點位移誤差；
15、步驟s35、判斷各個變形網(wǎng)格節(jié)點位移誤差是否小于所述位移誤差閾值，若是，則停止計算，將第t個網(wǎng)格節(jié)點集合作為精簡后的網(wǎng)格節(jié)點；若否，對第t個網(wǎng)格節(jié)點集合的插值點集進行更新，得到第t+1個網(wǎng)格節(jié)點集合的插值點集，返回步驟s34。
16、進一步的，步驟s35所述對第t個網(wǎng)格節(jié)點集合的插值點集進行更新，得到第t+1個網(wǎng)格節(jié)點集合的插值點集的具體步驟包括：
17、從未被加入第t個網(wǎng)格節(jié)點集合的多個網(wǎng)格節(jié)點中選取誤差大小從大到小排列的前1％的網(wǎng)格節(jié)點作為插值點，加入第t個網(wǎng)格節(jié)點集合對應的插值點集中，得到第t+1個網(wǎng)格節(jié)點集合對應的插值點集。
18、進一步的，所述徑向基函數(shù)為wendland?c2(溫德蘭c2)函數(shù)
19、進一步的，所述徑向基函數(shù)的表達式為：
20、
21、其中，s(x)為網(wǎng)格節(jié)點x的位移量；ωi為第i個插值點的權重系數(shù)，nb為插值點總數(shù)；φ(||x-xi||)為網(wǎng)格節(jié)點第i個插值點對應的插值點集的基函數(shù)，p(x)為網(wǎng)格節(jié)點x相關的可滿足力和力矩平衡的多項式，可以實現(xiàn)對網(wǎng)格剛性平移運動的精確恢復。
22、步驟s4、基于su2格式機翼氣動網(wǎng)格模型中各個網(wǎng)格節(jié)點的坐標點獲取所述精簡后的網(wǎng)格節(jié)點對應的坐標點；
23、將精簡后的網(wǎng)格節(jié)點的位移添加至對應的坐標點上，得到精簡后的網(wǎng)格節(jié)點的更新坐標點；
24、基于步驟s1所述各個網(wǎng)格節(jié)點的節(jié)點連接信息以及各個網(wǎng)格節(jié)點區(qū)分信息，得到精簡后的多個網(wǎng)格節(jié)點的節(jié)點連接信息與氣動計算分區(qū)，
25、利用精簡后的多個網(wǎng)格節(jié)點的節(jié)點連接信息與氣動計算分區(qū)以及精簡后的網(wǎng)格節(jié)點的更新坐標點構建氣動彈性動網(wǎng)格。
26、與現(xiàn)有技術相比，本專利技術至少具有現(xiàn)如下有益效果：
27、(1)本專利技術的一種面向su2格式氣動網(wǎng)格的氣動彈性動網(wǎng)格構建方法，在變形計算過程中，采用了貪婪精簡法對氣動彈性動網(wǎng)格計算所需要的插值點進行了數(shù)量精簡，提高精簡效率，實現(xiàn)高效的動網(wǎng)格運算；
28、(2)本專利技術的一種面向su2格式氣動網(wǎng)格的氣動彈性動網(wǎng)格構建方法，可以對結構網(wǎng)格、非結構網(wǎng)格等任意網(wǎng)格單元類型的su2格式氣動網(wǎng)格進行變形，通用性好；
29、(3)本專利技術的一種面向su2格式氣動網(wǎng)格的氣動彈性動網(wǎng)格構建方法，適用于任意類型的機翼翼尖變形超過機翼半展長10％以上的大變形均可以實現(xiàn)動網(wǎng)格計算，變形后網(wǎng)格質量高，不出現(xiàn)負體積網(wǎng)格，可以滿足cfd計算精度的需求，具有很好的魯棒性；
30、(4)本專利技術的一種面向su2格式氣動網(wǎng)格的氣動彈性動網(wǎng)格構建方法，有助于在氣動彈性計算中得到應用，實現(xiàn)高效高精度的氣動彈性計算。...
【技術保護點】
1.一種面向SU2格式氣動網(wǎng)格的氣動彈性動網(wǎng)格構建方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的氣動彈性動網(wǎng)格構建方法，其特征在于，
3.根據(jù)權利要求1所述的氣動彈性動網(wǎng)格構建方法，其特征在于，
4.根據(jù)權利要求3所述的氣動彈性動網(wǎng)格構建方法，其特征在于，
5.根據(jù)權利要求3所述的氣動彈性動網(wǎng)格構建方法，其特征在于，所述徑向基函數(shù)為溫德蘭C2函數(shù)。
6.根據(jù)權利要求3所述的氣動彈性動網(wǎng)格構建方法，其特征在于，
【技術特征摘要】
1.一種面向su2格式氣動網(wǎng)格的氣動彈性動網(wǎng)格構建方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的氣動彈性動網(wǎng)格構建方法，其特征在于，
3.根據(jù)權利要求1所述的氣動彈性動網(wǎng)格構建方法，其特征在于，
4...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：謝長川，鄒志誠，安朝，楊超，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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