气动弹性力学计算中的数据映射矩阵方法

"该研究论文主要探讨了计算气动弹性力学中的界面映射方法，重点关注在非线性气动弹性体振动分析中的计算流体动力学（CFD）与计算结构动力学（CSD）的耦合计算。在解决此类问题时，必须在流体与结构的耦合边界上确保数据的连续性和相容性。为此，研究者基于常体积转换法（CVT），提出了一种新的数据映射矩阵（IMM）方法，用于处理耦合边界上的载荷和位移信息转换。这种方法只需要局部网格信息，且该映射矩阵可应用于各种CFD/CSD耦合问题，有效减少了计算时间和内存需求。通过实际应用案例，如柔性大展弦比机翼的气动弹性计算和AGARD 445.6机翼的颤振预测，证明了该方法在处理不同网格体系间数据交换的高效性和准确性，同时具备处理复杂非规则几何体转换的能力。该研究对于理解和改进非线性气动弹性问题的数值模拟方法具有重要意义。" 在非线性气动弹性力学领域，研究的主要挑战在于非线性的结构动力学和流体动力学之间的复杂耦合。传统的常体积转换法（CVT）虽能处理部分问题，但存在效率低和内存消耗大的问题。新提出的界面映射方法（IMM）则对此进行了优化，它通过一个通用的映射矩阵来整合和转换边界上的载荷和位移信息，简化了数据交换过程，并减少了对计算资源的需求。这种创新的方法不仅提高了计算效率，而且增强了处理非规则几何形状和大变形结构的能力。 在实际应用中，IMM方法被应用于柔性机翼的气动弹性计算，这包括对大展弦比机翼的流动特性和结构响应的模拟。此外，还应用于AGARD 445.6机翼的颤振预测，颤振是飞行器设计中必须考虑的关键安全问题，IMM方法在这些问题上的成功应用验证了其在处理复杂耦合问题时的有效性和精度。 论文还指出，CFD/CSD耦合计算在气动弹性力学、航空航天工程等多个领域有广泛的应用。流体动力学中的非线性现象，如湍流、激波、边界层分离和非定常涡，以及结构动力学中的大变形、弹塑性材料和不定界面非线性，都是这类问题的核心挑战。通过发展更高效的数据映射技术，可以更准确地模拟这些现象，从而推动相关领域的理论研究和工程实践。