北航航空工程大型通用软件应用大作业

航空科学与工程学院

《航空工程大型通用软件应用》大作业机翼结构设计与分析

组号第3组

小组成员11051090 赵雅甜

11051093 廉佳

11051100 王守财

11051108 刘哲

11051135 张雄健

11051136 姜南

2014年6月

目录

一CATIA部分 (1)

（一）作业要求 (1)

（二）作业报告 (1)

1、三维模型图 (1)

2、工程图 (2)

二FLUENT部分 (3)

（一）作业要求 (3)

（二）作业报告 (3)

1、计算方法和流程 (3)

2、网格分布图 (4)

3、气动力系数 (5)

4、翼型表面压力曲线 (7)

5、翼型周围压力云图 (7)

6、翼型周围x方向速度云图 (8)

7、翼型周围y方向速度云图 (8)

8、翼型周围x方向速度矢量图 (9)

9、翼型周围y方向速度矢量图 (10)

10、流线图 (10)

三ANSYS部分 (11)

（一）作业要求 (11)

（二）作业报告 (11)

1、机翼按第一强度理论计算的应力云图 (11)

2、机翼按第二强度理论计算的应力云图 (12)

3、机翼按第三强度理论计算的应力云图 (13)

4、机翼按第四强度理论计算的应力云图 (13)

5、机翼变形图 (14)

6、由翼根到翼尖某一路径挠度变化规律 (15)

7、由翼根到翼尖某一路径应力分布规律 (15)

8、机翼前5阶固有振动频率 (16)

9、机翼第1阶振动模态 (16)

10、机翼第2阶振动模态 (17)

11、机翼第3阶振动模态 (17)

12、机翼第4阶振动模态 (18)

13、机翼第5阶振动模态 (18)

14、命令流 (19)

四MATLAB部分 (27)

（一）作业要求 (27)

（二）作业报告 (27)

1、计算方法 (27)

2、翼型外形压力系数分布图 (29)

3、计算结果 (29)

4、计算程序 (29)

一CATIA部分

（一）作业要求

1、用每组的翼型数据，生成翼型曲线；

2、参考所给的机翼图例，使用参数化设计，参数为：

翼根弦长=450mm、翼中弦长=270mm、翼尖弦长=150mm、

内翼展长=525mm、外翼展长=850mm、

内翼后掠角=10度、外翼后掠角=10度

3、翼尖不要求倒圆，在零件设计中生成实心体机翼（不是曲面）；

4、在工程图环境中生成三视图，并标注尺寸；

5、上述三维模型和工程图分别截图插入word文档的Catia部分；最后提交作业时，part文件和word报告一起提交。

6、生成的Catia实体机翼模型会在后续软件作业中使用。

（二）作业报告

1、三维模型图

图1三维模型图1

图2 三维模型图2 2、工程图

图3工程图

二FLUENT部分

（一）作业要求

1、从Catia软件中输出igs文件，导入到Gambit软件中；

2、用与机翼对称面相距Z的平面撕裂机翼表面生成计算所需的翼型曲线，其中翼型站位：Z=40%b，b为內翼展长；

3、采用分区的四边形Map网格或者应用尺寸函数的非结构网格生成计算网格；

4、计算条件：Ma=0.3，alpa=2deg，压力远场边界条件、SA湍流模型；

5、计算结果提取内容：网格分布图、气动力系数、翼型表面压力曲线、翼型周围的压力云图和速度云图、翼型周围的速度矢量图和流线图。

6、word报告：计算方法和流程、计算结果提取内容。

（二）作业报告

1、计算方法和流程

（1）将igs文件导入至Gambit。

（2）创建四个点（60,1500,0），（60，-1500,0），（1560, -1500,0），（1560,1500,0），并依次连接，生成右边的三条流场边界，左半边生成半圆边界。

（3）将翼根平面沿z轴平移210mm的距离，用新生成的平面将原来机翼撕裂成两个实体，并将切割生成的平面投影到2中得到的平面上。

（4）进行布尔运算，生成最终的流场计算边界，并删除多余的元素。

（5）将计算区域划分为六部分，由于翼型前缘斜率变化比较大，划分线网格时分成50个点，比率1.1，后缘30个点，比率1.05，然后划分map面网格。设置边界条件：进口与出口为压力远场条件，上下翼面均为壁面条件。

（6）导出mesh文件，并导入fluent，经过check之后体积没有负数，选择压力基求解器。

（7）按照要求，选择S-A模型进行计算，计算的流体选择空气air，入口与出口选择压力远场条件，边界条件给定马赫数为0.3，温度为默认的300k，速度向量为（0.9994，0.0349）（2度迎角）。参考值选为入口条件，由于fluent二维模

型默认的计算公式，其中的面积与长度均填为弦长0.408m，求解方法为coupled，其余保持默认值。

（8）监控值为升力阻力系数，力矩系数（翼型前缘点不为原点，因此焦点位置为0.162m）。

（9）迭代步数按照初始设定的200步计算，但是200步结束后并没有收敛，因此又进行了200步迭代，在又进行了大约70步处结果收敛。

（10）生成需要的图像，并导出上下翼面的压力系数以供matlab计算。

2、网格分布图

图4网格分布图1

图5网格分布图2