几何约束的改进弹性体网格变形方法研究及应用

针对现有弹性体网格变形方法无法有效抑制网格单元出现"负体积"和过度畸变等问题,引入体积弹性模量约束和挤压弹性模量约束,提出一种基于几何约束的改进弹性体法。借助Patrick网格质量参数,选取三维长方体边界在旋转、平移和伸展变形三种方式下的大幅度运动,对比研究引入几何约束后的改进效果。仿真计算二维NACA0012翼型的俯仰振荡和三维伸缩翼变形过程的气动特性,结果表明:基于几何约束的改进弹性体法显著提高了变形网格的鲁棒性,尤其在大变形时能够有效约束较差网格单元,改善经典方法存在的问题,可为非定常流场问题的求解提供有力支撑。

温度体动网格方法的旋转变形能力

动网格方法的旋转变形能力取决于动网格模型对旋转变形的传递方式.以运动边界分别占计算域外边界5%与20%的旋转圆柱为例,将温度体动网格方法、弹簧法和弹性体法对旋转变形的传递方式进行比较,探讨影响动网格方法旋转变形能力的根本原因.采用温度体动网格方法和弹簧法(包括传统弹簧法和改进弹簧法)分别生成翼型不同旋转角度下的动网格,对生成的动网格质量进行比较,进而对不同动网格方法的旋转变形能力进行分析.结果表明:温度体动网格方法与弹簧法和弹性体法对旋转变形的传递方式不同,它通过引入旋转映射,使运动边界的旋转信息正确有效地传递到整个计算域;温度体动网格方法单步生成翼型90°大角度旋转的动网格质量比传统弹簧法和改进弹簧法多步生成翼型小角度旋转运动的网格质量好,具有更优的旋转变形能力.

气动弹性计算中网格变形方法研究进展

网格变形是气动弹性计算中实现计算网格随运动边界变形的主要方法。在总结目前网格变形方法发展现状的基础上,对近几年常用的网格变形方法,即弹簧法、弹性体法、超限插值法、Delaunay背景网格法、径向基函数插值法和温度体法等做了简要的总结。根据各方法构建模型的不同,将它们分成物理模型法、数学插值法和混合方法 3类,简要介绍了各方法的基本思想和研究进展,重点比较了各方法的网格变形特性(变形能力、变形质量和变形效率)和优缺点。总结了当前流场边界与结构边界的数据传递方法,对当前气动弹性计算中遇到的网格变形的难点问题作了简要评述并对未来网格变形方法的发展方向进行了探讨。

大跨度上承式拱桥的风-车-桥耦合振动研究

为研究风荷载作用下高速列车与大跨度上承式拱桥的耦合振动特性,以奉节梅溪河特大桥作为算例,通过多体动力学软件SIMPACK和有限元软件ANSYS进行联合仿真,建立了风-车-桥耦合系统。计算分析了风速以及行车速度对桥梁动力响应以及列车的行车安全性、舒适性指标的影响。计算表明:桥梁横向位移受风荷载控制而竖向位移受列车荷载控制。为保证行车安全性、舒适性,桥面平均风速不超过15 m/s时,车速不应超过350 m/s;风速在15~20 m/s时,车速不应超过300 m/s;风速在20~25 m/s时,车速不应超过250 m/s;风速超过25 m/s时,应禁止列车通行。