飞行器气动／飞行／控制一体化耦合模拟技术

=6 .0 ,H =30km)图 1 弹体网格在舵上形成的洞边界Fig.1 Hole boundary of body grid around the elevator图 2 舵网格在弹体上形成的洞边界Fig.2 Hole boundary of elevator grid around the body图 3 重叠网格和单块网格的气动特性计算结果比较Fig.parison of aerodynamics between overset grid and single grid751第 2 期 李锋等:飞行器气动/飞行/控制一体化耦合模拟技术采用重叠网格和单块网格计算得到的气动特性随攻角变化的曲线,从图 3 中可见,重叠网格获得的气动特性和单块网格的结果吻合得非常好。重叠网格和单一网格在静态计算的比较结果表明,当前所发展的重叠网格技术在精度上和单一网格的计算精度相当。1.2 跨学科非定常一体化耦合模拟技术 本文推广应用了亚迭代思想,采用全局同步亚迭代的求解策略来获得高的耦合时间精度(图 4)。在构造流体力学方程和刚体动力学方程亚迭代形式的基础上,同步推进流体力学方程和刚体动力学方程,在每一子迭代的过程中,及时更新刚体动力学方程中的气动力(矩)源项且及时更新流体动力学方程中的网格运动速度与飞行姿态;在亚迭代过程中实现子系统间的信息互换;当亚迭代残差收敛于 0 时,可以发现无论流体动力学方程还是刚体动力学方程都同步达到二阶精度,即耦合推进的时间精度为二阶;该方法避免了通常解耦计算的一阶时间滞后。通过全局亚迭代策略可以获得物理时间精确的非定常 CFD/RBD 耦合方法。本质上讲,全局亚迭代耦合求解方法是将源于非定常流体力学计算的亚迭代思想推广应用到多系统动力学耦合问题。图 4 全局亚迭代耦合方法的流程图Fig.4 Flow chart of global s