[發明專利]一種沖壓翼傘后緣偏轉過程流固耦合仿真方法及系統

在審

• 申請號: 202110747950.0
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113204911A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 高興龍;李志輝;張青斌;陳欽;高慶玉;符澄
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心設備設計與測試技術研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/28;G06T17/20
• 代理公司: 成都云縱知識產權代理事務所(普通合伙) 51316
• 代理人: 熊曦;陳婉鵑

1.一種沖壓翼傘后緣偏轉過程流固耦合仿真方法，其特征在于，所述方法包括：

對翼傘結構進行幾何建模，獲得所述翼傘結構的三維幾何外形，所述翼傘結構為展開狀態，且所述翼傘結構的氣室為鼓包狀態；

對所述三維幾何外形進行網格劃分，獲得網格劃分結果，基于所述網格劃分結果和傘衣織物的材料參數，獲得所述翼傘結構的第一網格模型；

基于所述翼傘結構的幾何參數，確定包裹所述第一網格模型的第一流體域的幾何參數；

基于所述第一網格模型的殼單元網格尺寸，設置所述第一流體域邊線網格點的第一特征參數，基于所述第一特征參數生成所述第一流體域的第二網格模型；

基于所述第一網格模型和所述第二網格模型生成流固耦合網格模型；

基于所述流固耦合網格模型、所述材料參數、所述第一流體域的邊界條件、所述翼傘結構的約束參數、所述翼傘結構的載荷條件和流固耦合求解相關參數進行所述翼傘結構的周圍氣場與所述翼傘結構的流固耦合仿真。

2.根據權利要求1所述的沖壓翼傘后緣偏轉過程流固耦合仿真方法，其特征在于，所述流固耦合仿真包括：

仿真第一階段：仿真模擬所述翼傘結構的周圍氣場與所述翼傘結構的流固耦合動力學性能，所述載荷條件為載荷曲線參數值為0；

仿真第二階段：在所述翼傘結構的后緣部分施加偏轉的載荷曲線進行后緣偏轉狀態的流固耦合動力學仿真，所述載荷條件為載荷曲線參數值大于0。

3.根據權利要求1所述的沖壓翼傘后緣偏轉過程流固耦合仿真方法，其特征在于，本方法中所述翼傘結構的動力學控制方程為：

其中，為所述翼傘結構的材料密度，為柯氏應力張量，為作用在所述翼傘結構的外部力，為所述翼傘結構質點的速度矢量，為計算時間，為偏微分運算符號。

4.根據權利要求1所述的沖壓翼傘后緣偏轉過程流固耦合仿真方法，其特征在于，本方法采用薄膜單元對所述三維幾何外形進行網格劃分，所述薄膜單元的本構方程為：

其中，為翼傘結構薄膜單元的縱向應變，為翼傘結構薄膜單元的縱向應力, 為翼傘結構薄膜單元的縱向泊松比，為翼傘結構薄膜單元的縱向彈性模量，為翼傘結構薄膜單元的橫向應變，為翼傘結構薄膜單元的橫向應力，為翼傘結構薄膜單元的橫向泊松比，為翼傘結構薄膜單元的橫向彈性模量，為翼傘結構薄膜單元的切向應變，為翼傘結構薄膜單元的切應力，為翼傘結構薄膜單元的剪切模量，為翼傘結構薄膜單元的非線性系數。

5.根據權利要求1所述的沖壓翼傘后緣偏轉過程流固耦合仿真方法，其特征在于，本方法中所述第一流體域的動力學方程為：

其中，為所述第一流體域氣體中流體域單元的密度，為所述第一流體域中流體域單元的速度矢量，為作用在所述第一流體域中流體域單元的外部力，為第一流體域中流體域單元的應力張量，為哈密爾頓算子，為求第一流體域中流體域單元對應速度張量的散度，為偏微分運算符號，為計算時間。

6.根據權利要求1所述的沖壓翼傘后緣偏轉過程流固耦合仿真方法，其特征在于，本方法中所述第一流體域的拉格朗日歐拉格式下控制方程為：

其中，為所述第一流體域氣體中流體域單元的密度，v和w分別為所述第一流體域中流體域單元質點速度和流體域單元材料網格點速度；u_f為所述第一流體域中流體域單元的速度，u_f=v-w，為偏微分運算符號，為對所述第一流體域中流體域單元求散度，為計算時間；為所述第一流體域中流體域單元的應力張量，為所述第一流體域中流體域單元所受的外部法向力張量。

7.根據權利要求1所述的沖壓翼傘后緣偏轉過程流固耦合仿真方法，其特征在于，本方法基于罰函數法進行所述第一流體域中的流體域單元與所述翼傘結構中結構域單元之間節點力信息的傳遞計算。