基于共旋有限元格式的非线性连接翼气动弹性响应分析

简介

基于Generalized-α算法，推导得出了基于co-rotational（共旋）有限元格式的三角形平板壳结构非线性动力学近似能量守恒算法，该算法在每个时间步长内使用动力学平衡方程预估-校正迭代方法来保证算法的稳定性。结合计算流体力学方法（CFD）和松耦合求解策略发展了薄壳结构非线性气动弹性求解方法。采用本文所述方法，针对Prandtl平板连接翼结构，对其在两种不同飞行条件下的瞬态响应进行了仿真。当攻角为正且动压较大时，连接翼的响应出现了三个振动平衡位置，并且达到静气动弹性平衡时其变形为弦向低头展向向下弯曲;当攻角为正且动压较小时，连接翼的振动响应只出现了一个平衡位置，且其静气动弹性变形构型为弦向低头展向向上弯曲。仿真结果表明，连接翼结构的气动弹性响应较一般单翼更为复杂，因此，在结构设计过程中需要采用高保真度的分析手段对连接翼结构的气动弹性特性进行分析。