[发明专利]一种考虑内部流体动态特性的气动弹性分析方法

说明书

本发明属于飞机气动弹性分析技术，特别涉及一种考虑内部流体动态特性的气动弹性分析方法；该方法首先生成考虑内部流体的附加质量矩阵，之后组装考虑附加质量矩阵后的运动方程，再然后进行考虑内部流体影响的气动弹性分析。本发明提出的方法可以在带大量内部流体飞机的动力仿真模型中考虑内部流体动态特性的影响，从而有助于提高全机的气动弹性分析精度，更好的指导气动弹性设计。提出的分析方法操作简便，有较高的工程应用价值。

技术领域

本发明属于飞机气动弹性分析技术，特别涉及一种考虑内部流体动态特性的气动弹性分析方法。

背景技术

为了提高作战效能，现代飞机尤其是大型加油机、战斗机都携带了大量燃油。对这些飞机的气动弹性特性评估，传统的计算方法将内部流体作为集中质量，只考虑其质量和惯量特性，没有考虑内部流体的动态特性以及内部流体和容器间的影响。对这类内部流体与结构耦合引起的结构振动问题，以及流体弹性对飞机气动弹性特性的影响还不清楚。目前国内在气动弹性分析中也很少有考虑这些因素的影响。

发明内容

本发明的目的：

提出考虑内部流体动态特性影响的一种气动弹性分析方法。

本发明的技术方案是：。

一种考虑内部流体动态特性的气动弹性分析方法；该方法首先生成考虑内部流体的附加质量矩阵，之后组装考虑附加质量矩阵后的运动方程，再然后进行考虑内部流体影响的气动弹性分析。

本发明具有的优点和有益效果：

本发明对内部流体动态特性对飞机气动弹性特性的影响进行了分析，给出了一种考虑内部流体动态特性影响的气动弹性分析方法。该方法可以在带大量内部流体飞机的动力仿真模型中考虑内部流体动态特性的影响，从而有助于提高全机的气动弹性分析精度，更好的指导气动弹性设计。提出的分析方法操作简便，有较高的工程应用价值。

附图说明

图1是本发明带内部流体区域及界面定义，

图2为本发明分析结果与固定质量模型计算结果对比曲线。

具体实施方式

本发明给出了一种考虑内部流体动态特性影响的气动弹性分析方法。通过在运动方程的质量矩阵增加附加质量矩阵，实现对内部流体动态特性影响的考虑。

(1)生成考虑内部流体的附加质量矩阵

假定内部流体无粘、不可压，固体占据的区域为Ω_S，内部流体占据的区域为Ω_F，其自由表面为Γ，流体和固体的交界面为∑，示意图见图1。内部流体的欧拉方程为

其中p，ρ_F和u_F分别为流体的压力、密度和位移，t为时间；

无粘不可压流体的连续性方程为

其中v_F为流体速度；

根据(a)和(b)方程可以推导得到在区域Ω_F内

Δφ＝0        (c)

其中φ为势函数，满足

假定流体运动和结构振动均为简谐振动，即则流固交界面∑处的动量守恒关系为

其中σ_S表示结构在固体区域Ω_S上的应力，ρ_s和u_S分别表示结构密度和位移,n_S为结构表面的法向；