[发明专利]一种双向智能选择的流固耦合分析方法

说明书

本发明提供了一种双向智能选择的流固耦合分析方法，能够解决现有插值方法存在的准确性差、数据传递精度低、插值效率低以及自动化程度低等技术问题。该方法包括以下步骤：S1，建立流场CFD网格和结构有限元网格；S2，通过设定的智能匹配判断准则将所有结构有限元网格节点按照顺序编号的各流场物面进行智能匹配分组；S3，对匹配分组后的结构有限元网格节点进行训练，获得结构特征点集{Q_FEM}，并建立{Q_FEM}和对应流场物面节点的数据传递关系{T_FC}；S4，获得流场气动力；S5，插值气动力、计算弹性变形，变形插值到CFD网格；S6，针对变形后的流场网格开展CFD网格的流场计算；S7，判断计算结果是否满足静气动弹性收敛条件。

技术领域

本发明涉及飞行器气动弹性技术领域，尤其涉及一种双向智能选择的流固耦合分析方法。

背景技术

随着飞行器性能的不断提升，飞行器外形也逐渐复杂，对气动弹性的需求已经不再停留于单个典型状态的气动弹性分析，需要具备多个典型状态、适应复杂外形以及高效高精度的强鲁棒分析方法，这无疑对气动弹性分析技术提出更高要求。以往气动弹性分析方法多采用工程分析方法，但是随着气动外形逐渐复杂，复杂流场环境无法真实模拟的局限性逐渐显现，而CFD/CSD直接耦合气动弹性分析方法在工程上逐渐得到应用。在考虑耦合效率和计算精度的条件下，CFD/CSD耦合方法中松耦合策略目前广泛应用，即各个物理场分别求解迭代，并进行大量的数据交换从而实现多物理场的耦合，但是这种方法需要大量的人为干预，且也会因为人为干预的个体差异造成气动弹性分析效率不同，同时人为干预也会但来失误的不确定性。

气动弹性分析精度和效率主要表现为：CFD/CSD求解器的计算精度和数据传递精度。主要表现在以下几个方面：

（1）结构计算边界与流场计算边界的匹配性问题

流固耦合计算的前提是，流场计算部件和结构分析部件一一对应，然而，气动分析的部件和结构建模中部件的区分方式不同，因此，在气动弹性分析前需要完成结构计算边界与流场计算边界的匹配；对于单个翼面或者舵面的气动弹性分析时可以较快完成，但是对于多部件、全飞行器量级的分析则需要耗费大量人力，并且时常会出现问题。

（2）多场耦合计算数据传递精度的问题

随着气动外形逐渐复杂，具有大薄尺寸、几何尖角明显、缝隙狭小、非线性扭转等特征的特殊几何部位逐渐增多，严重影响了多物理的数据传递精度。这些位置处内外侧壁面（或者两个部件）的插值节点距离较近，会出现其它部位的气动力插值到待插值区域的情况，引起插值到结构的气动力与流场气动力分布存在差异，进而影响结构弹性变形计算结果的准确性；

总之，现有插值方法存在准确性差、数据传递精度低、插值效率低、自动化程度低等问题，影响静气动弹性分析的精度、效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供了一种双向智能选择的流固耦合分析方法，能够解决现有插值方法存在的准确性差、数据传递精度低、插值效率低以及自动化程度低等技术问题。

本发明的技术解决方案如下：提供一种双向智能选择的流固耦合分析方法，该方法包括以下步骤：

S1，建立流场CFD网格和结构有限元网格，确定各流场物面单元信息以及结构有限元网格节点的坐标信息，并对各流场物面进行顺序编号；

S2，根据所述流场物面单元信息以及结构有限元网格节点的坐标信息，通过设定的智能匹配判断准则将所有结构有限元网格节点按照顺序编号的各流场物面进行智能匹配分组；

S3，对匹配分组后的结构有限元网格节点进行训练，获得结构特征点集{Q_FEM}，并建立结构特征点集{Q_FEM}和对应流场物面节点的数据传递关系{T_FC}；