关于气动弹性那点事儿

1、为什么许多CFD工程师也关注气动弹性问题？

CFD工程师关注飞行器的气动性能如升力、阻力、压力中心等气动性能，在大多数条件下通用CFD软件和专用CFD软件足以解决这些问题。在今天，随着材料技术的进步，我们的产品在满足强度要求的情况下可以做的更轻、更薄，在气动力作用下结构产生显著变形，变形进一步改变了结构的压力分布，从而使升力、阻力、压心发生改变。在静态情况下，经过若干次迭代达到平衡。这些问题依赖于流体和结构软件之间的接口很难实现，我们可以使用流固耦合技术解决这一问题，流固耦合技术可以使CFD工程师获得比单纯CFD分析更精确的气动性能和气动载荷。

2、气动弹性分析软件的分类以及它们之间的差别？

弹性力学一直是航空航天工业领域关心的核心技术难题，他们一直在寻找解决气动弹性问题的有效方法，所幸的是，随着随着计算方法的进步，有一些商用软件业可以解决一些气动弹性问题，但由于基础技术和方法   不同，每一类方法有着自己的适用范围，需要我们在选用的时候加以区别，选择合适的工具解决各自面临的气动弹性问题。

我们常见的气动弹性软件基本可以分为两类，第一类是基于有限元方法，通过简化的欧拉场与结构有限元耦合进行气动弹性模拟，第二种方法是对等的耦合结构和流体模型，实现松耦合下的气动弹性分析。

第一类软件以NASTRAN为代表，并且这种方法在工程单位已经成功应用了近二十年，其优点和缺点都非常明了，我们概括如下：

1) 由于流体采用基于机翼的简化模型，建模简单，通常由精通有限元分析的工程师独立完成，易于在工程设计单位推广使用；

2）计算结果可靠；

3）计算规模较小，是比较理想的气动弹性设计软件。

根据其原理，也存在以下缺点：由于采用简化的气动模型，忽略了弯度等因素对气动力的影响，进而影响气动弹性的分析结果。

第二类软件是以MpCCI为代表，它通过顺序地求解流体和结构两场，实现气动弹性分析。这种方法的特点是：

1）气动和结构模型分别建立，模型的精度可以人为控制，计算精度高；

2）建模过程复杂，通常需要流体和固体工程师合作完成；

3）计算量大。

根据以上情况，我们认为第一类软件(NASTRN）适合于快速设计计算，第二类软件（MpCCI）适合于验证计算，其实在进行气动弹性设计时，我们可以将两类软件结合起来，取长补短。如采用第一类软件找到颤振点，利用第二类软件进行确认性验证计算，计算出准确的颤振特性。

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