内容简介

本书取材于作者学科组多年的研究成果，介绍当代最新的非线性气动弹性模拟和载荷分析的理论方法与计算，阐释非线性气动弹性数值模拟所需的关键技术和CFD/ CSD 耦合求解的基本原理，主要内容包括：非定常气动力求解技术、几何非线性结构动力学求解技术、CFD/ CSD 耦合插值与动网格技术、CFD/CSD 耦合系统设计、气动弹性系统降价技术。此外，书中还介绍了基于CFD/CSD 耦合计算软件的设计技术，并与实际应用相结合，给出了基于CFD/ CSD 耦合的工程应用算例。本书可作为高等院校航空相关专业研究生的教学用书，也可供力学、航空航天、土木工程等专业及其相关领域的科技工作者和研究生参考。

图书目录

第1章绪论1.1气动弹性力学发展历史21.2计算气动弹性力学方法31.3计算气动弹性应用软件51.4CFD/CSD耦合求解气动弹性问题的关键技术71.4.1流体域和固体域的非线性特征模拟71.4.2动网格运动策略71.4.3流体和结构界面的连续及相容性条件81.4.4流体和结构耦合的计算效率8第2章非定常流场CFD求解技术2.1引言92.2积分形式的N-S方程92.3有限体积法112.4空间离散格式122.4.1中心差分格式132.4.2通量矢量分裂FVS-Van Leer格式152.4.3通量差分分裂FDS-Roe格式162.4.4对流迎风分裂AUSM格式 172.5通量限制器和MUSCL插值202.6时间推进格式222.6.1显示格式232.6.2隐式格式242.6.3二阶时间精度隐式时间推进格式262.7湍流模型282.7.1Baldwin-Lomax代数模型 282.7.2Spalart-Allmaras方程模型 292.7.3K-ω SST两方程模型 302.7.4DES方法312.8几何守恒律332.9CFD计算实例332.9.1RAE2822二维翼型CFD计算算例332.9.2NASA CRM机翼/机身/平尾组合体CFD计算算例342.9.3DLR-F6带短舱挂架的跨声速宽体运输类飞机CFD计算算例362.9.4AGARD CT-5非定常计算算例39第3章几何非线性结构响应求解技术3.1引言423.2变形和运动433.2.1变量及坐标系定义433.2.2应变度量473.2.3应力度量493.2.4拉格朗日守恒方程503.3变分原理523.3.1弹性理论经典变分原理523.3.2弹性理论广义变分原理553.4实体壳多变量单元593.4.1三场Fraeijs de Veubeke-Hu-Washizu(FHW)变分原理593.4.2非线性有限元离散593.4.3求解算法流程603.4.4算例分析613.5基于CR理论的梁壳单元几何非线性的有限元建模633.5.1二维梁单元切线刚度矩阵推导643.5.2基于CR法的三维壳单元切线刚阵推导673.6非线性有限元方程组求解方法703.6.1结构静力分析的非线性求解技术713.6.2结构动力分析的非线性求解技术733.6.3算例分析80第4章CFD/CSD耦合插值与动网格技术4.1引言844.2常用插值方法864.2.1无限平板样条法(IPS)864.2.2有限平板样条法(FPS)884.2.3多重二次曲面的双调和法(MQ)884.2.4薄板样条法(TPS)884.2.5反函数同变量转换法(IIM)894.2.6非均匀B样条方法(NUBS)894.2.7载荷参数空间插值方法894.3耦合接口设计894.3.1基于CVT方法的界面映射技术904.3.2基于BEM方法的界面映射技术964.3.3算例分析994.4动网格技术1054.4.1几何插值动网格算法1064.4.2TFI方法1074.4.3RBF方法1094.4.4保形动网格方法1134.4.5动网格算例分析115第5章耦合系统求解技术5.1引言1225.2CFD/CSD耦合常用算法精度分析1235.2.1常用耦合方法简介1235.2.2基于能量传递的精度分析1265.3CFD/CSD高精度耦合格式设计1315.3.1改进耦合格式的设计1315.3.2改进耦合格式的精度分析1335.4CFD/CSD耦合格式算例分析1355.4.1ISOGAI机翼剖面气动弹性算例1355.4.2AGARD 445.6机翼气动弹性响应分析137第6章非线性气动弹性系统降阶技术6.1引言1416.2基于Volterra级数的非定常气动力降阶模型1416.2.1多小波和多分辨分析1426.2.2分段二次正交多小波构造1426.2.3边界自适应尺度函数和小波1496.2.4正交多小波多分辨分析1506.2.5Volterra核近似1536.2.6自适应QR分解递推最小二乘算法1576.2.7算例分析1596.3基于状态空间的非定常气动力降阶模型1636.3.1脉冲/ERA方法1636.3.2SCI/ERA方法1646.3.3算例分析1676.4基于POD方法的气动弹性系统降阶模型1686.4.1POD基快照求解方法1696.4.2基于POD方法的气动弹性系统降阶1706.5基于BPOD方法的气动弹性系统降阶1736.5.1平衡截断降阶理论1736.5.2变换矩阵的构造1746.5.3POD快照与Gramian矩阵的联系1746.5.4算例分析1756.6基于POD-Galerkin映射的非线性气动力降阶模型1796.6.1流场控制方程修改1806.6.2网格速度定义1806.6.3POD-Galerkin映射1816.6.4校正方法1826.6.5算例分析183第7章基于CFD/CSD耦合计算软件的设计及其应用7.1引言1877.2计算气动弹性软件简介1877.2.1软件功能简介1877.2.2软件总体设计方案1887.2.3软件系统总体框架1917.2.4数据使用者及其子类1937.3软件应用流程简介1957.3.1前处理软件1957.3.2求解器界面2007.3.3数据显示与处理2007.4基于CFD/CSD耦合的气动弹性软件应用2027.4.1大展弦比机翼静气动弹性分析2027.4.2超声速气动舵面颤振分析2077.4.3气动弹性动载荷分析2117.4.4动态扰动对气动弹性的影响2187.4.5复杂外形飞行器气动弹性分析223参考文献233"

1

参考资料