一种计及气动和结构耦合特性的微型扑翼分析系统及方法

摘要

本发明提出了一种计及气动和结构耦合特性的微型扑翼分析系统及方法，包括主控机、服务器、结构静态特性测试系统、结构动态特性测试系统、气动响应分析系统、结构响应分析系统、耦合响应分析系统，通过光纤系统连接成为统一的整体。主控机分别与结构静态、动态特性测试设备和服务器相连，服务器连接并控制结构、气动、耦合响应分析系统，三个响应系统各自运行各专业分析工具，最终将分析结果返回服务器并输出反馈。本发明有效地解决了微型扑翼设计及气动和结构耦合特性的综合分析与两个学科的数据交流困难，实现了涉及气动和结构两个学科的复杂问题的综合分析与自动协调运行，缩短了微型扑翼的设计周期，提高了设计效率。

主权项

一种计及气动和结构耦合特性的微型扑翼分析系统，其特征在于：由主控机、服务器、结构静态特性测试系统、结构动态特性测试系统、气动响应分析系统、结构响应分析系统和耦合特性分析系统组成；结构静态特性测试系统采集组成微型扑翼的各个材料的弹性模量和泊松比，结构动态特性测试系统采集微型扑翼的固有频率和振型；主控机将结构静态特性测试系统以及结构动态特性测试系统的采集结果送入服务器；服务器发送微型扑翼的运动方式或变形后的外形数据、飞行状态到气动响应分析系统，气动响应分析系统按照时间推进历程建立三维空间网格，计算出微型扑翼运动过程中的气动特性，将计算结果返回服务器；服务器发送微型扑翼的运动方式、外形数据、材料属性和气动力载荷历程到结构响应分析系统，结构响应分析系统由微型扑翼的运动方式和外形数据建立微型扑翼的几何模型、在几何模型中定义材料属性与截面特性、划分结构动力学网格，根据气动力载荷历程分析结构动态响应过程，计算微型扑翼结构变形结果，将计算结果返回服务器；服务器发送微型扑翼运动过程中的气动特性或微型扑翼结构变形结果到耦合特性分析系统，耦合特性分析系统处理微型扑翼运动过程中的气动特性而生成用于结构响应分析的气动力载荷历程，耦合特性分析系统处理微型扑翼结构变形结果而生成用于气动响应分析的变形位移数据，并计算微型扑翼相邻两次结构变形结果的误差，耦合特性分析系统的计算结果返回服务器；服务器根据相邻两次结构变形结果的误差判断分析过程是否收敛，根据收敛性选择继续分析或输出结果；服务器接收到主控机的指令后，建立分析状态；根据接收到的结构静态和动态特性数据，服务器按照气动、耦合、结构、耦合、气动、耦合、结构、耦合的顺序不断发送指令进行分析，并接收分析返回数据，直至接收到耦合响应分析系统分析收敛的判定后，分析结束，将分析结果写入文件，供用户使用。