基于MpCCI的载荷转换方法研究

如何准确地将机翼表面复杂的气动载荷加载到结构上,是针对机翼结构进行静力、疲劳试验及结构有限元分析的关键一步。目前常用的将气动节点载荷向结构节点载荷转换的方法,其实现过程和原理虽然简单,但通用性和易用性不强,精确度还有待提高。本文通过弱耦合的方式,利用MpCCI(Mesh-based Parallel code coupling Interface)进行载荷转换,并将所取得的结果与现有的转换方式进行对比分析。研究结果表明,使用MpCCI进行载荷转换,能够提高转换效率并获得更精确的结果。所得结论可以为机翼的气动结构分析、设计和试验提供参考。

MPCCI在多物理场耦合计算中的应用

头锥结构在高速飞行状态下会产生气动热和结构传热问题,这是一种包含流场、结构场及温度场的多物理场耦合问题。在数值计算中,必须采用耦合计算的方法,才可以得到结构的准确温度和热变形情况,从而为结构设计工作做指导。本文采用松耦合策略,利用MPCCI软件,同时调用FLUENT和ABAQUS软件,以三维弹头结构为算例,计算得出了其在飞行状态下的外部流场特性,并对此弹头结构在不同飞行速度下的结构温升和热变形情况进行了对比研究,结果表明:飞行速度越大结构的温升越快,驻点的温度越高,结构热变形越大。

基于MpCCI的翼面载荷转换方法研究

如何准确地将机翼表面复杂的气动载荷加载到结构上，是针对机翼进行结构静力、疲劳试验以及结构有限元分析过程中关键的一步。目前常用的将气动结点载荷向结构结点载荷转换的方法的实现过程和原理虽然简单，但是通用性和易用性不强，精确度还有待提高。本文通过弱耦合的方式利用MpCCI进行载荷转换（Mesh—based parallel code coupling interface），同时将所取得的结果与现有的转换方式进行对比分析。研究结果表明：使用MpCCI进行载荷转换能够提高转换效率并获得更精确的结果。所得结论可以为机翼的气动结构分析、设计和试验提供参考。

双向流固耦合动态换热的分析方法

为解决以往单向流固耦合方法难以实现动态物理量的传递以及强耦合方法中耦合方程解耦困难等问题,获得了与实际情况较为吻合且可以选取优势求解器的双向流固耦合分析方法。本文以发动机排气歧管的流固耦合换热分析为例,通过MpCCI双向流固耦合接口将有限元分析软件Abaqus与CFD软件Fluent进行连接,实现了动态数据交换的流固耦合传热分析;该方法与单向流固耦合分析方法相比更能与实际相吻合,且不存在强耦合方法中的解耦困难问题。本文还针对耦合计算的特点,提出了求解优化方案,此方案可以减少CFD软件多次的残差迭代中结构求解器的低速求解所带来的时间损耗,本文的案例计算效率提高达500%,有效缩短了产品开发周期。

汽车通风盘式制动器的流固热多物理场耦合建模与分析

基于两相耦合的通风盘式制动器热力学研究方法与实际边界条件存在一定偏差。为提升制动器温度场和应力场的计算精度,综合运用紧耦合和松耦合算法,通过MPCCI数据交换平台实现ABAQUS(固体模型)与FLUENT(流体模型)求解器的同步迭代及耦合参数的实时共享,即温度场、应力场和空气流场的完全耦合运算,采用Link3900 NVH台架试验校验温度场计算结果。流体模型动区域采用滑移网格技术处理,湍流模型选择RNG k-ε模型,边界层内的求解选用非平衡壁面函数法,确保第一层网格节点的y+值在30～60。根据通风盘端面和肋片结构设置不同方向的节点路径,得出耦合面温度、应力以及对流换热系数沿不同方向的变化规律。结果表明,对应节点的瞬态温度计算值与试验值表现出良好的匹配性,平均偏差低于4%。该研究方案可有效地保证整体模型的计算精度和效率,为通风盘式制动器的优化设计提供重要的依据。