三维移测架流固耦合动力学分析①

王懿晨， 杨志刚， 李启良

(同济大学上海地面交通工具风洞中心，上海201804)

0 引言

风洞实验可以测量物体引起的所在空间各点物理量分布，但是测量仪器的介入必然导致流场的改变，从而影响测量结果的准确性.正如用于空间测点定位的三维移测架，当实验风速较高时，流场压强变化剧烈，气动力足以导致移测架结构发生扭转与弯曲振动，从而影响实验测量精度.过去对于移测架的研究主要集中在其控制系统上［1－2］.关于移测架本身对流场干扰的影响的研究很少.正因如此，本文在过去研究基础上［3］，关注移测架自身的振动与流场特性，通过对流场和结构振动的分析，获得流动对测量的影响，为进一步改进结构做好准备.

1 计算方法

由于结构变形量仅有毫米数量级.本文忽略弹性结构对流场的影响，采用结构弹性运动的单向流固耦合仿真方法，即CFD计算结果单向的传递给固体结构分析.

1.1 计算模型

图1所示为三维移测架模型.由于测点定位滑块的大小与质量相对于整个梁结构较小，对于结构振动的影响也较小，因此本文研究忽略滑块.

1.2 流场计算方法

计算域选取图2所示的区域，即L×W×H=1800mm×7500mm×2700mm.边界层贴附在移测架表面，第一层厚度0.5mm，增长率为1.2，共计五层.体网格采用四面体、五面体和六面体网格的混合型网格.最终流体网格数量570万.

图1 三维移测架模型

采用大涡模拟(LES)方法以捕捉湍流的瞬态特性.非定常迭代时间步大小设置为0.0005秒.首先采用Realizable模型……