CN105512352B - 一种面向气动载荷的分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种面向气动载荷的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据计算模型划分气动计算网格，进行流场数值计算，获得气动计算网格点上的压力系数Cp值；2)根据载荷的给定要求对各部件进行网格划分，形成载荷插值网格；3)选择气动计算所使用软件，自动读入气动计算网格的网格点和压力分布数据；4)根据气动计算网格的网格点上压力分布数据对载荷插值网格的网格点上压力系数Cp值进行数据插值。

Description

一种面向气动载荷的分析方法
技术领域：
本发明设计航空气动力设计实验领域。
背景技术：
在型号任务研制中，需要大批量向载荷专业发送气动载荷数据。目前对载荷的插值分析缺乏高精度的方法。传统方法采用四叉树、八叉树等算法，通过寻找离载荷插值网格目标点距离最近的若干气动计算网格上的边界点来进行加权平均。此种方法的缺点是插值精度低，当气动计算网格长细比过大并且流动变化剧烈时，不能精确捕捉到连续的压力系数Cp分布，给计算带来较大的误差。根据气动计算网格计算得到的等压力系数Cp线如图1所示，采用传统方法进行插值计算时，会出现计算结果如图2所示，由图示可见，误差比较大。
发明内容
本发明的任务和目的就是，提供一种面向气动载荷的分析方法。
气动计算网格和载荷插值网格的定义
气动计算网格：根据气动计算软件的要求，用于计算飞机模型的压力系数Cp分布而划分的网格；
载荷插值网格：由于载荷专业通常需要给定位置分布的压力系数Cp，根据载荷给定的位置要求而划分的网格；
面元：对于四边形计算网格来说，由四个顶点组成的一个网格单元定义为面元。
本发明提供了一种面向气动载荷的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据计算模型划分气动计算网格，进行流场数值计算，获得气动计算网格点上的压力系数Cp值；
2)根据载荷的给定要求对各部件进行网格划分，形成载荷插值网格；
3)选择气动计算所使用软件，自动读入气动计算网格的网格点和压力分布数据；
4)根据气动计算网格的网格点上压力分布数据对载荷插值网格的网格点上压力系数Cp值进行数据插值：
a)采用基于局部加密的方法：对载荷插值网格的网格点上每一个目标插值点，搜索其在气动计算网格中距离最小点所在面元的边界点，并记录最小距离R1，利用所在气动计算网格的面元边界点的Cp值进行局部加密，其中加密后产生的面元网格的边界点用相连面元边界点的距离加权平均计算得到；
b)计算加密后产生的面元网格的边界点与目标插值点的最小距离R2，当R2小于设定的容差R时，将距离R2所在的面元网格点的Cp值赋给目标插值点；
c)如果R2等于设定的容差R，则进行判断：如果R2小于上一轮距离最小值R1，则说明目标插值点在当前面元内，将当前面元进行进一步加密，直到距离最小值R2小于设定的容差R为止；如果R2等于上一轮最小距离值R1，则说明目标插值点不在当前面元内，那么退回到次小距离点所在面元，进行局部加密，重复第b)步的过程，直至当R2小于设定的容差R为止。
本发明提出的载荷数据分析技术，采用基于局部网格加密的方法，对每一个目标插值点，搜索其在源网格中所在面元，利用面元所在的顶点的Cp值，对面元进行局部加密，计算加密后面元网格点与目标插值点的距离，进行二次搜索插值。该方法突破了传统方法对气动网格长细比和流动变化程度敏感的缺点，提高了载荷计算的精度。同时，减少了人工干预，提高了工作效率，缩短飞机设计周期，对飞机设计流程具有一定实用意义。
附图说明
图1为气动计算网格等压力系数Cp线计算结果示意图；
图2为传统方法载荷插值网格等压力系数Cp线插值结果；
图3为本发明载荷插值网格等压力系数Cp线插值结果。
具体实施方式
一种面向气动载荷的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据计算模型划分气动计算网格，进行流场数值计算，获得气动计算网格点上的压力系数Cp值；
2)根据载荷的给定要求对各部件进行网格划分，形成载荷插值网格；
3)选择气动计算所使用软件，自动读入气动计算网格的网格点和压力分布数据；
4)根据气动计算网格的网格点上压力分布数据对载荷插值网格的网格点上压力系数Cp值进行数据插值：
a)采用基于局部加密的方法：对载荷插值网格的网格点上每一个目标插值点，搜索其在气动计算网格中距离最小点所在面元的边界点，并记录最小距离R1，利用所在气动计算网格的面元边界点的Cp值进行局部加密，其中加密后产生的面元网格的边界点用相连面元边界点的距离加权平均计算得到；
b)计算加密后产生的面元网格的边界点与目标插值点的最小距离R2，当R2小于设定的容差R时，将距离R2所在的面元网格点的Cp值赋给目标插值点；
c)如果R2等于设定的容差R，则进行判断：如果R2小于上一轮距离最小值R1，则说明目标插值点在当前面元内，将当前面元进行进一步加密，直到距离最小值R2小于设定的容差R为止；如果R2等于上一轮最小距离值R1，则说明目标插值点不在当前面元内，那么退回到次小距离点所在面元，进行局部加密，重复第b)步的过程，直至当R2小于设定的容差R为止。
得到结果如图3所示。可以看出，采用该插值方法能够捕捉到连续的压力分布，使精度满足工程需求。
本发明提出的载荷数据分析技术，采用基于局部网格加密的方法，对每一个目标插值点，搜索其在源网格中所在面元，利用面元所在的顶点的Cp值，对面元进行局部加密，计算加密后面元网格点与目标插值点的距离，进行二次搜索插值。该方法突破了传统方法对气动网格长细比和流动变化程度敏感的缺点，提高了载荷计算的精度。同时，减少了人工干预，提高了工作效率，缩短飞机设计周期，对飞机设计流程具有一定实用意义。

Claims (1)

1.一种面向气动载荷的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据计算模型划分气动计算网格，进行流场数值计算，获得气动计算网格点上的压力系数Cp值；
2)根据载荷的给定要求对各部件进行网格划分，形成载荷插值网格；
3)选择气动计算所使用软件，自动读入气动计算网格的网格点和压力分布数据；
4)根据气动计算网格的网格点上压力分布数据对载荷插值网格的网格点上压力系数Cp值进行数据插值：
a)采用基于局部加密的方法：对载荷插值网格的网格点上每一个目标插值点，搜索其在气动计算网格中距离最小点所在面元的边界点，并记录为最小距离R1，利用所在气动计算网格的面元边界点的Cp值进行局部加密，其中加密后产生的面元网格的边界点用相连面元边界点的距离加权平均计算得到；
b)计算加密后产生的面元网格的边界点与目标插值点的最小距离R2，当R2小于设定的容差R时，将距离R2所在的面元网格点的Cp值赋给目标插值点；
c)如果R2等于设定的容差R，则进行判断：如果R2小于上一轮最小距离R1，则说明目标插值点在当前面元内，将当前面元进行进一步加密，直到距离最小值R2小于设定的容差R为止；如果R2等于上一轮最小距离R1，则说明目标插值点不在当前面元内，那么退回到次小距离点所在面元，进行局部加密，重复第b)步的过程，直至当R2小于设定的容差R为止。
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