[發明專利]基于SPH法的真實鳥體撞擊機翼前緣響應分析方法

在審

• 申請號: 202110241100.3
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112966415A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 黎亮;閻宏藝;章定國
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/25;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

1.一種基于SPH法的真實鳥體撞擊機翼前緣響應分析方法，其特征在于，具體步驟為：

采用SPH法建立基于帆背潛鴨外形的真實鳥體替代模型；

采用有限元法建立靶體模型；

設定鳥撞工況信息；

利用ABAQUS進行鳥撞模擬；

輸出響應數據，通過數據及云圖得到鳥撞信息，進行可視化分析。

2.根據權利要求1所述的基于SPH法的真實鳥體撞擊機翼前緣響應分析方法，其特征在于，真實鳥體模型選取基于帆背潛鴨外形的真實鳥體模型，材料模型選取均勻流體動力學材料模型，狀態方程選取Grüneisen狀態方程。

3.根據權利要求1或2所述的基于SPH法的真實鳥體撞擊機翼前緣響應分析方法，其特征在于，真實鳥體模型總體尺寸為：翼展為60mm，總長為38.5mm，腹部長為25.5mm，共使用14767個PC3D單元；機翼前緣結構模型各部件尺寸：蒙皮長為1500mm，厚度為4mm，蒙皮部件共使用4402個S4R單元，4536個節點；擋板部件長為1500mm，寬為602mm，厚度為4mm，該部件共使用1000個S4R單元，1071個節點；單個肋板部件厚度為2mm，共使用600個S4R單元，641個節點。

4.根據權利要求1所述的用SPH法建立基于帆背潛鴨外形的真實鳥體替代模型，其特征在于，選取蒙皮，肋板，擋板和支撐板部件均使用鋁材料，Johnson-Cook本構和破壞模型。

5.根據權利要求1所述的基于SPH法的真實鳥體撞擊機翼前緣響應分析方法，其特征在于，SPH法連續函數f(r)的函數表達式為：

式(1)中，r表示空間位置矢量；Ω表示包含r的空間體積，δ(r-r′)為狄拉克函數；應用核函數W(r-r′,h)，連續函數f(r)可近似：

f(r)＝∫f(r′)W(r-r′)dr′ (2)

核函數表示r、r′之間的距離|r-r′|和光滑長度h；通過分部積分法計算，式(2)可以表示為：

結合散度定理，式(3)中體積分用面積分表示：

在式(4)中，面域S的單位法向量用n表示，支持域在計算范圍內時，等號右端核函數W(r-r′,h)為0：

6.根據權利要求5所述的基于SPH法的真實鳥體撞擊機翼前緣響應分析方法，其特征在于，根據流體動力學Navier-Stocks方程，進行粒子的近似離散可以得到SPH方法的控制方程表達式：

質量守恒方程：

式(6)中，ρ_i表示編號為i的粒子密度，N表示粒子總數，m_j表示編號為j的粒子質量，v_ij表示編號為j的粒子相對于編號為i的參考粒子的速度，表示編號為i的粒子的場函數；

動量守恒方程：

式(7)中，P_i表示粒子i處的靜水壓力，表示坐標方向為β的粒子i的位置張量，μ_i和μ_j分別表示粒子i處、粒子j處的黏性系數，表示粒子i處應變；

能量守恒方程：

式(8)中，e_i表示流體內能，表示坐標方向為α情況下粒子j相對于參考粒子i的速度，Π_ij是人工黏度；其中

式(9)中：

式(10)中，c_i、c_j分別表示粒子i處、粒子j處的聲速；

式(11)中，ρ_i、ρ_j分別表示粒子i處、粒子j處的密度；

α和β為人工粘度常數。

7.根據權利要求6所述的基于SPH法的真實鳥體撞擊機翼前緣響應分析方法，其特征在于，α＝1，β＝2。