現代計算氣動彈性力學

《現代計算氣動彈性力學》是2016年11月國防工業出版社出版的圖書，作者是徐敏、安效民、康偉、李廣寧 。

基本介紹

• 中文名：現代計算氣動彈性力學
• 作者：徐敏、安效民、康偉、李廣寧
• 出版時間：2016年11月
• 出版社：國防工業出版社
• 頁數：242 頁
• ISBN：9787118109214
• 定價：89 元
• 開本：16 開
• 裝幀：精裝
• 版次：1
• 千字數：300

內容簡介

本書取材於作者學科組多年的研究成果，介紹當代最新的非線性氣動彈性模擬和載荷分析的理論方法與計算，闡釋非線性氣動彈性數值模擬所需的關鍵技術和CFD/ CSD 耦合求解的基本原理，主要內容包括：非定常氣動力求解技術、幾何非線性結構動力學求解技術、CFD/ CSD 耦合插值與動格線技術、CFD/CSD 耦合系統設計、氣動彈性系統降價技術。此外，書中還介紹了基於CFD/CSD 耦合計算軟體的設計技術，並與實際套用相結合，給出了基於CFD/ CSD 耦合的工程套用算例。本書可作為高等院校航空相關專業研究生的教學用書，也可供力學、航空航天、土木工程等專業及其相關領域的科技工作者和研究生參考。

圖書目錄

第1章緒論

1.1氣動彈性力學發展歷史2

1.2計算氣動彈性力學方法3

1.3計算氣動彈性套用軟體5

1.4CFD/CSD耦合求解氣動彈性問題的關鍵技術7

1.4.1流體域和固體域的非線性特徵模擬7

1.4.2動格線運動策略7

1.4.3流體和結構界面的連續及相容性條件8

1.4.4流體和結構耦合的計算效率8

第2章非定常流場CFD求解技術

2.1引言9

2.2積分形式的N-S方程9

2.3有限體積法11

2.4空間離散格式12

2.4.1中心差分格式13

2.4.2通量矢量分裂FVS-Van Leer格式15

2.4.3通量差分分裂FDS-Roe格式16

2.4.4對流迎風分裂AUSM格式 17

2.5通量限制器和MUSCL插值20

2.6時間推進格式22

2.6.1顯示格式23

2.6.2隱式格式24

2.6.3二階時間精度隱式時間推進格式26

2.7湍流模型28

2.7.1Baldwin-Lomax代數模型 28

2.7.2Spalart-Allmaras方程模型 29

2.7.3K-ω SST兩方程模型 30

2.7.4DES方法31

2.8幾何守恆律33

2.9CFD計算實例33

2.9.1RAE2822二維翼型CFD計算算例33

2.9.2NASA CRM機翼/機身/平尾組合體CFD計算算例34

2.9.3DLR-F6帶短艙掛架的跨聲速寬體運輸類飛機CFD計算算例36

2.9.4AGARD CT-5非定常計算算例39

第3章幾何非線性結構回響求解技術

3.1引言42

3.2變形和運動43

3.2.1變數及坐標系定義43

3.2.2應變度量47

3.2.3應力度量49

3.2.4拉格朗日守恆方程50

3.3變分原理52

3.3.1彈性理論經典變分原理52

3.3.2彈性理論廣義變分原理55

3.4實體殼多變數單元59

3.4.1三場Fraeijs de Veubeke-Hu-Washizu(FHW)變分原理59

3.4.2非線性有限元離散59

3.4.3求解算法流程60

3.4.4算例分析61

3.5基於CR理論的梁殼單元幾何非線性的有限元建模63

3.5.1二維梁單元切線剛度矩陣推導64

3.5.2基於CR法的三維殼單元切線剛陣推導67

3.6非線性有限元方程組求解方法70

3.6.1結構靜力分析的非線性求解技術71

3.6.2結構動力分析的非線性求解技術73

3.6.3算例分析80

第4章CFD/CSD耦合插值與動格線技術

4.1引言84

4.2常用插值方法86

4.2.1無限平板樣條法(IPS)86

4.2.2有限平板樣條法(FPS)88

4.2.3多重二次曲面的雙調和法(MQ)88

4.2.4薄板樣條法(TPS)88

4.2.5反函式同變數轉換法(IIM)89

4.2.6非均勻B樣條方法(NUBS)89

4.2.7載荷參數空間插值方法89

4.3耦合接口設計89

4.3.1基於CVT方法的界面映射技術90

4.3.2基於BEM方法的界面映射技術96

4.3.3算例分析99

4.4動格線技術105

4.4.1幾何插值動格線算法106

4.4.2TFI方法107

4.4.3RBF方法109

4.4.4保形動格線方法113

4.4.5動格線算例分析115

第5章耦合系統求解技術

5.1引言122

5.2CFD/CSD耦合常用算法精度分析123

5.2.1常用耦合方法簡介123

5.2.2基於能量傳遞的精度分析126

5.3CFD/CSD高精度耦合格式設計131

5.3.1改進耦合格式的設計131

5.3.2改進耦合格式的精度分析133

5.4CFD/CSD耦合格式算例分析135

5.4.1ISOGAI機翼剖面氣動彈性算例135

5.4.2AGARD 445.6機翼氣動彈性回響分析137

第6章非線性氣動彈性系統降階技術

6.1引言141

6.2基於Volterra級數的非定常氣動力降階模型141

6.2.1多小波和多分辨分析142

6.2.2分段二次正交多小波構造142

6.2.3邊界自適應尺度函式和小波149

6.2.4正交多小波多分辨分析150

6.2.5Volterra核近似153

6.2.6自適應QR分解遞推最小二乘算法157

6.2.7算例分析159

6.3基於狀態空間的非定常氣動力降階模型163

6.3.1脈衝/ERA方法163

6.3.2SCI/ERA方法164

6.3.3算例分析167

6.4基於POD方法的氣動彈性系統降階模型168

6.4.1POD基快照求解方法169

6.4.2基於POD方法的氣動彈性系統降階170

6.5基於BPOD方法的氣動彈性系統降階173

6.5.1平衡截斷降階理論173

6.5.2變換矩陣的構造174

6.5.3POD快照與Gramian矩陣的聯繫174

6.5.4算例分析175

6.6基於POD-Galerkin映射的

非線性氣動力降階模型179

6.6.1流場控制方程修改180

6.6.2格線速度定義180

6.6.3POD-Galerkin映射181

6.6.4校正方法182

6.6.5算例分析183

第7章基於CFD/CSD耦合計算軟體的設計及其套用

7.1引言187

7.2計算氣動彈性軟體簡介187

7.2.1軟體功能簡介187

7.2.2軟體總體設計方案188

7.2.3軟體系統總體框架191

7.2.4數據使用者及其子類193

7.3軟體套用流程簡介195

7.3.1前處理軟體195

7.3.2求解器界面200

7.3.3數據顯示與處理200

7.4基於CFD/CSD耦合的氣動彈性軟體套用202

7.4.1大展弦比機翼靜氣動彈性分析202

7.4.2超聲速氣動舵面顫振分析207

7.4.3氣動彈性動載荷分析211

7.4.4動態擾動對氣動彈性的影響218

7.4.5複雜外形飛行器氣動彈性分析223

參考文獻233