飞行器气动弹性CFD\CSD耦合计算/飞行器系列丛书

本书总结了作者在飞行器气动弹性CFD/CSD耦合计算及其工程应用方面的研究工作。详细阐述了CFD动态网格生成技术，定常、非定常流动CFD模拟方法，流-固耦合界面数据传递方法，静气动弹性CFD/CSD耦合迭代算法，以及动气动弹性CFD/CSD时域耦合算法。重点讨论了大型客机静气动弹性、飞行器跨声速颤振和突风响应、航空发动机叶片静弹/颤振等关键气动弹性问题的数值模拟实用算法，并给出了丰富的验证算例和工程应用实例以及详细的结果分析。 本书可供从事飞行器气动弹性力学计算和优化设计的专业技术人员使用，也可作为高等院校空气动力学、飞行器设计等相关专业本科生和研究生的参考教材。

郭同庆，博士，南京航空航天大学副教授。主要从事计算流体力学、非定常空气动力学和气动弹性力学研究，发展出具有自主知识产权的计算分析软件，研究成果较为广泛地应用于工程实践。主持和参与多项国家自然科学基金、973计划、预研和型号任务等科研项目。发表学术论文50余篇（其中SCI、EI收录30余篇），获3项国家发明专利授权。先后获江苏省优秀博士学位论文、国防科学技术进步二等奖两项、江苏省科学技术一等奖一项。

第1章 绪论 第2章 多块结构动态网格生成 2.1 网格质量判据 2.1.1 网格单元质量 2.1.2 网格整体质量 2.2 TFI动态网格技术 2.3 RBF动态网格技术 2.3.1 RBF理论 2.3.2 基函数对动态网格质量的影响 2.4 IDW动态网格技术 2.5 RB-TFI动态网格技术 2.5.1 RBF-TFI混合方法 2.5.2 控制点选取的改进措施 2.5.3 RBF-TFI动态网格生成二维算例 2.5.4 RBF-TFI动态网格生成三维算例 2.6 IDW-TFI动态网格技术 2.6.1 IDW-TFI混合方法 2.6.2 IDW-TFI动态网格生成二维算例 2.6.3 IDW-TFI动态网格生成三维算例 2.7 预估-校正特大变形动态网格技术 2.7.1 预估-校正动态网格生成方法 2.7.2 预估-校正动态网格生成二维算例 2.7.3 预估-校正动态网格生成三维算例 第3章 Euler/N-S方程数值解法 3.1 流体运动Euler/N-S控制方程 3.2 有限体积法 3.3 空间离散格式 3.3.1 中心格式 3.3.2 Roe格式 3.3.3 黏性通量计算 3.4 时间离散格式 3.4.1 五步Runge-Kutta显式时间推进 3.4.2 LU-SGS隐式时间离散方法 3.5 湍流模拟 3.5.1 雷诺平均N-S方程 3.5.2 SA一方程湍流模型 3.5.3 DES模型 3.6 边界条件 3.6.1 物面边界 3.6.2 远场边界 3.6.3 对称边界 3.7 加速收敛措施 3.7.1 当地时间步长 3.7.2 隐式残值光顺 3.7.3 低速预处理 3.7.4 并行算法 3.8 定常气动力计算算例 3.8.1 多段翼型黏性绕流 3.8.2 GIT模型 3.8.2 DLR-F4翼身组合体 3.8.3 跨声速机翼抖振初始迎角N-S方程定常计算分析 3.9 非定常气动力Euler/N-S方程计算 3.9.1 动网格系统N-S方程 3.9.2 双时间推进法 3.9.3 几何守恒律 3.9.4 边界条件及湍流模拟 3.9.5 非定常气动力计算算例 第4章 气动-结构数据传递 4.1 气动-结构数据传递基本理论 4.2 IPS插值 4.2.1 IPS插值方法 4.2.2 IPS柔度插值算例 4.2.3 IPS模态插值算例 4.3 TPS插值方法 4.4 MPC插值方法 第5章 静气动弹性CFD/CSD耦合计算 5.1 柔度法、模态法结构变形计算 5.1.1 柔度法 5.1.2 模态法 5.2 基于柔度法或模态法的静弹CFD/CSD耦合迭代算法 5.2.1 静弹CFD/CSD高效耦合算法 5.2.2 飞翼布局柔度法、模态法静弹计算 5.2.3 大型客机柔度法静弹计算 5.3 静弹CFD/FEM耦合计算方法 5.3.1 气动网格节点力计算 5.3.2 静弹CFD/FEM耦合迭代算法 5.3.3 大型客机机翼静弹CFD/FEM耦合计算分析 5.4 大型客机机翼型架外形设计 5.4.1 机翼型架外形设计的一般形式方程组 5.4.2 基于柔度法的机翼型架外形设计计算方法 5.4.3 大型客机机翼型架外形设计算例 5.5 大展弦比机翼风洞模型静弹修正计算 5.5.1 基于变形测量值的静弹修正计算 5.5.2 基于结构刚度反演的静弹修正计算 第6章 颤振特性CFD/CSD时域耦合计算 6.1 结构运动方程求解 6.1.1 结构运动方程 6.1.2 结构运动方程量纲分析 6.1.3 结构运动方程的Runge-Kutta法求解 6.1.4 结构运动方程的杂交预估-校正法求解 6.2 颤振计算时域法 6.2.1 CFD/CSD时域耦合算法 6.2.2 Φ型机翼颤振计算 6.2.3 大展弦比机翼静、动气动弹性一体化计算 6.3 可压流颤振计算的变质量、变刚度方法 6.3.1 变质量方法 6.3.2 变刚度方法 6.3.3 翼身尾组合体颤振特性计算 6.4 不同马赫数下全空域范围颤振计算分析流程 6.5 考虑结构多方向复合振动的颤振计算 6.5.1 带翼梢小翼机翼模型颤振计算 6.5.2 带翼尖外挂飞机模型颤振计算 6.6 跨声速风洞模型颤振计算 6.6.1 跨声速颤振风洞试验方法 6.6.2 基于无反射边界条件的风洞模型颤振计算 6.6.3 基于开孔壁流动模型的风洞模型颤振计算 6.7 几何非线性颤振计算 6.7.1 几何非线性颤振计算方法 6.7.2 大展弦比机翼几何非线性颤振计算 第7章 突风响应CFD/CSD时域耦合计算 7.1 网格速度法 7.1.1 传统网格速度法 7.1.2 考虑黏性通量修正的网格速度法 7.1.3 基于网格速度法的翼型俯仰运动数值模拟 7.1.4 基于网格速度法的翼型突风响应计算 7.2 突风响应CFD/CSD时域耦合计算 7.2.1 刚体六自由度方程 7.2.2 突风响应CFD/CSD时域耦合算法 7.2.3 刚性机翼突风响应计算分析 7.2.4 自由弹性机翼突风响应计算分析 第8章 航空发动机叶片气动弹性CFD/CSD耦合计算 8.1 旋转坐标系下N-S方程求解 8.1.1 旋转坐标系下N-S方程 8.1.2 旋转坐标系下N-S方程空间、时间离散 8.1.3 SARC湍流模型