[發明專利]計及靜彈性變形影響的光固化快速成型風洞模型設計方法

有效

• 申請號: 201210361976.2
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102867097A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 楊黨國;張征宇;王超;孫巖;梁錦敏;張詣;李耀華
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧世燕

1.一種計及靜彈性變形影響的光固化快速成型風洞模型設計方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一、建立光固化快速成型風洞模型的CFD/CSD耦合數值計算模型及網格：

（1）建立描述光固化快速成型模型結構外形的三維結構幾何參數化數據庫，獲得光固化快速成型模型的三維結構示意圖；

（2）對光固化快速成型模型表面進行離散化，劃分模型物面非結構三角形網格，再劃分模型內部結構計算區域網格，完成模型結構分析網格模型的生成；

（3）對光固化快速成型模型表面進行離散化，劃分模型表面結構四邊形網格，再根據模型物面網格外推在數值計算空間區域，劃分流體計算區域分析網格，完成模型物面、邊界層內及空間流體計算區域網格模型的生成；

步驟二、采用CFD/CSD耦合數值軟件預測研究條件下的光固化快速成型模型彈性結構的靜氣動彈性變形：

（1）根據結構和流體計算的不同要求，設置光固化快速成型模型結構和流體計算的邊界區域及條件；

（2）將所有學科耦合界面的三維空間節點投影到二維參數空間平面上，進行氣動載荷和結構位移數據傳遞；

（3）進行光固化快速成型模型CFD/CSD耦合數值計算；

（4）采用雙時間推進技術，在真實的物理時間迭代過程中，調用流體計算軟件獲得光固化快速成型模型物面氣動力載荷，通過耦合數據傳遞方法將氣動載荷參數傳遞于結構分析網格單元，進行結構應力、變形分析，完成一個時間步流體與結構耦合計算；沿著這個時間步長流體和結構分析進入到下一個時間步進行迭代計算；

（5）當流體計算和結構計算過程迭代后的模型變形與氣動力變化滿足設定的約束條件時，則說明基于流體和結構的CFD/CSD耦合計算滿足收斂條件，流體和結構耦合分析過程結束，獲得光固化快速成型模型巡航狀態下的結構外形；

步驟三、基于響應面法搜索光固化快速成型模型的靜氣動彈性變形影響的優化氣動外形：

（1）根據光順自由變形的數值計算網格模型參數化軟件，建立優化計算復雜度可變的形狀優化參數化模型；

（2）利用基于響應面法的光固化快速成型模型氣動/結構耦合優化軟件，對光固化快速成型模型氣動/結構耦合優化設計可行域內的擾動進行參數化建模，通過光順自由變形操作得到設計可行域內的最優結構設計；

步驟四、建立光固化快速成型模型風洞試驗模型的復合結構形式，完成模型的設計與加工；

步驟五、光固化快速成型模型氣動特性風洞驗證試驗。

2.根據權利要求1所述的計及靜彈性變形影響的光固化快速成型風洞模型設計方法，其特征在于：所述對光固化快速成型模型氣動/結構耦合優化設計可行域內的擾動進行參數化建模的方法是：對光固化快速成型模型初始外形進行氣動/結構耦合計算，獲得模型收斂外形，得到結構構型承力響應與結構變形，記為????????????????????????????????????????????????，以此為初值，帶入優化設計程序，獲得結構構型沿不同坐標方向變形量系數，得到優化設計參數，公式如下：

，?，；

利用基于響應面法的光固化快速成型模型氣動/結構耦合優化軟件獲得模型結構最優外形。