基于CFD的民用飞机水上迫降动力学仿真研究

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基于CFD的民用飞机水上迫降动力学仿真研究

2024-06-30 00:23| 来源: 网络整理| 查看: 265

采用第1节中的方法进行求解参数设置。由于入水过程为动态变化过程,时间步长的设置需要兼顾对运动特征的捕捉、计算稳定性以及计算效率。为了保证计算稳定性,需在每一个时间步长内迭代计算达到收敛,然后开始下一个时间步长。因此时间步长应选定一个合理的区间,太大或太小都可能会导致无法收敛。在确定数值时一般会参考特征长度除以特征速度得到的特征时间,在此基础上低两个数量级。另外由于入水冲击过程中速度变化较为剧烈,因此可将时间步长设置为可变的,设定最大和最小时间步长以及步长变化系数,计算过程中根据收敛情况自动更改时间步长。以二维圆形算例为对象,特征长度为0.2 m,特征速度为0.989 m/s,计算特征时间约为0.2 s,将初始时间步长设置为10$^{-4}$ s,分别对最大时间步长10$^{-2}$ s,10$^{-3}$ s,和10$^{-4}$ s进行影响研究。图3所示为不同时间步长计算得到的圆弧角0$^\circ$ (即最低点)压力系数$C_p$与试验结果的对比,可以看出,不同时间步长下,对于压力峰值和变化趋势的捕捉结果基本一致,在入水后期由于速度大幅降低,压力数值较小,计算结果出现小幅波动,但此时并不是冲击问题的关注点,影响可以忽略。综上,将时间步长设置为可变的可以降低计算结果对时间步长的依赖性,同时保证计算精度。考虑到计算效率,可以适当增加最大时间步长,因此在后续的计算中,采用初始时间步长10$^{-4}$ s,时间步长范围设定为10$^{-3}$ s~10$^{-6}$ s。



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