[发明专利]提高复合材料螺旋桨流固耦合计算精度的方法

摘要

提高复合材料螺旋桨流固耦合计算精度的方法，属于复合材料螺旋桨理论数值计算领域。复合材料螺旋桨的数值研究工作涉及的流固耦合计算精度低。一种提高复合材料螺旋桨流固耦合计算精度的方法，所述的复合材料为纤维增强材料(碳纤维或者玻璃纤维)。利用分析软件Ansys Workbench建立复合材料螺旋桨双向流固耦合求解模型。流固耦合计算中流体求解器采用CFD求解器，结合UDF控制变形后桨叶的边界层高度；固体求解器采用有限元软件，结合复合材料前处理器ACP(Pre)完成桨叶复合材料铺层。利用上述方法，能有效提高复合材料螺旋桨流固耦合的计算精度，使计算结果更加贴接近真实值。

主权项

一种提高复合材料螺旋桨流固耦合计算精度的方法，其特征在于：所述方法通过以下步骤实现：步骤一、使用三维CAD建模软件建立复合材料螺旋桨的几何模型；步骤二、在网格处理器中为复合材料螺旋桨创建流体计算域并划分网格；步骤三、采用基于RANS方程的计算流体力学软件，进行设置复合材料螺旋桨水动力性能求解参数、定义流固耦合面以及设置求解时间步的过程；步骤四、在ACP中定义纤维增强材料的弹性常数、铺层角度，对螺旋桨桨叶进行铺层，铺层后生成含有复合材料属性及铺层特性的复合材料螺旋桨桨叶网格文件；步骤五、划分桨毂有限元网格；步骤六、合并桨叶复合材料网格与桨毂网格，在结构求解器中定义固定约束条件、定义流固耦合面、设置求解时间步；步骤七、建立复合材料螺旋桨流固耦合计算方程，定义流固耦合面及耦合顺序，设置流固耦合计算时间步及结束时间；步骤八、在第一个时间步内求解复合材料螺旋桨流固耦合计算方程，求得复合材料螺旋桨桨叶变形量和水动力性能；步骤九、根据求得的桨叶变形量对流体计算域内网格进行重新划分；步骤十、调用编写的UDF程序，控制变形后复合材料螺旋桨流体计算域的边界层网格；步骤十一、进入下一个时间步，对变形后的复合材料螺旋桨进行流固耦合计算，求解复合材料螺旋桨桨叶变形量和水动力性能；步骤十二、重复步骤九到十一，在流固耦合终止时间步结束流固耦合计算。