一种用于柔性多体动力学的新型三维变分气动弹性框架：在类蝙蝠扑翼动力学中的应用
流体动力学
2020-11-23 v1
摘要
我们提出了一种用于柔性多体系统在外加不可压缩湍流作用下的扑翼的新型三维(3D)变分气动弹性框架。所提出的气动弹性框架由一个采用延迟分离涡模拟(DDES)的三维流体求解器和一个用于带约束柔性多体系统的非线性整体弹性结构求解器组成。该框架中应用径向基函数(RBF)在离散非匹配界面网格间传递气动力和结构位移，同时满足全局能量守恒。流体方程在空间上采用稳定化 Petrov-Galerkin 方法离散，时间上采用广义- 方法进行积分。柔性多体系统采用几何精确共旋有限元法求解，并采用能量衰减格式以实现带约束多体求解器的数值稳定性。采用非线性迭代力修正(NIFC)格式以交错分区迭代方式维持具有强附加质量效应的气动弹性耦合的数值稳定性。通过所提出的气动弹性框架模拟了具有扑动运动的各向同性铝翼，并与已有的实验数据验证了耦合解的准确性。接下来，我们研究了该三维柔性多体气动弹性框架在涉及由复合材料制成的翼肋和薄膜的各向异性扑翼飞行中的鲁棒性和可靠性，并与实验结果进行比较。最后，我们展示了该类蝙蝠翼的气动弹性框架，并考察了柔性对扑翼动力学的影响。
引用
@article{arxiv.1807.04411,
title = {A novel 3D variational aeroelastic framework for flexible multibody dynamics: Application to bat-like flapping dynamics},
author = {Guojun Li and Yun Zhi Law and Rajeev K. Jaiman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.04411},
year = {2020}
}
备注
53 pages