论文摘要：耦合CFD/CSD的气动弹性问题分析

传统上对飞行器进行气动弹性分析与设计，多半是采用线性化的小扰动速势方程与结构模态方程耦合求解。然而，现在的一些高性能飞行器，如在跨音速和高超音速飞行的军用飞机往往需要高精度的方法来分析复杂的气动-结构非线性行为，低精度的处理已不能满足它们的高精度设计要求。本文采用耦合计算流体动力学（CFD）/计算结构动力学（CSD）的方法对气动弹性问题，特别是跨音速颤振问题进行了研究，主要工作包括如下几个方面的内容：1） 研究了CFD/CSD耦合的机理与流体-结构间的数据交换算法，介绍了传统的无限平板样条法（IPS）和常体积转换法（CVT），并引入一种新的混合插值方法（RILFS），考查它们的计算算法、适用范围和计算效率。2） 研究了气动模型与结构有限元模型的建立，考查流场、结构各个参数、属性的设定，以及耦合边界条件的设置；基于CFD软件计算分析建立好的气动模型，以 Euler/N-S 方程为流体控制方程求解流场，得到流场的压力分布；基于有限元（FEA , Finite Element Analysis）软件计算分析结构有限元模型，得到结构有限元节点的位移。3） 分析流场计算与结构有限元计算的数据结果，研究了两个计算区域之间耦合接口的实现，以及随结构变形的流场动网格技术，进行流场非定常气动力的计算。4） 基于CFD/CSD耦合的方法进行了气动弹性问题的实例研究，数值模拟NACA 0014对摆翼的非定常气动力和计算分析AGARD445.6机翼的颤振性能，并进行了综合比较，讨论CFD/CSD耦合方法的实现与工程适用性。