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第4章 氣動計算?我以前感興趣,學過。

“網格是計算流體力學中最為重要的部分,其質量關乎最后的數據是否精準。”

“華子,你劃分的流場網格計算出的結果精度還算不錯,最后殘差已經到了設定的收斂閾值以下。”

寢室中,張弗雷分析著劉華計算出的一個狀態點的數值結果,提了一點點小意見。

“但有一點我覺得需要改一下,你在劃分網格的時候沒有管整個流場的幾何構型,只是規定了最小網格尺寸。”

“這樣出來的全部都是二階非結構網格,數量要比結構化網格多上許多,收斂迭代步數也要多不少。”

張弗雷擺了擺手,示意劉華聽完他說的話。

一個CFD計算工程師最討厭的事情除了別人提交的狀態點有誤,需要重新計算以外,就是被人指責說網格畫的不好了。

畢竟重畫一次網格所需要的精力,跟再做一個數值計算也相差不遠了。

“我知道這點算力損失跟重畫網格相比算不上什么,只要多加幾臺電腦就好了,但我們現在不是沒這個條件嗎,能用來進行計算的電腦已經全部跑上了。”

“不過看樣子想要在最后節點前完成所有狀態點的計算恐怕還是夠嗆。”

“所以修改網格是必須的,我之前搞固體力學計算畫過不少復雜結構體的網格,等這批狀態點算完了,我重新畫一下網格,爭取半天搞定。”

同為項目組的一員,提出問題就要同時思考如何解決,不然那跟挑刺和甩鍋有什么區別。

既然張弗雷主動請纓要重畫網格,劉華自然也就沒了繼續爭論的必要。

不過他也沒有就此當了甩手掌柜,而是另外搬了個凳子,坐到張弗雷后面,看看他是如何在這種極為復雜的多曲面結構體上劃分出結構網格的。

計算域確立-網格區域劃分-劃分-劃分-再劃分……

張弗雷絕大多數的時間,都是在根據飛機表面的結構,對流場區域進行分割。

當然與此同時,他也在心中默默的計算了一下網格的密度,按照敏感位置加密,邊緣位置稀疏的方式對分割區域邊界上的種子點進行了撒布。

meshing!

劉華那臺在如今可以被稱為頂級配置,擁有兩塊GTX480M顯卡的筆記本稍微卡頓了一會,便按照張弗雷的規劃,把整個流場域的網格全部生成了出來。

全部是六面體結構化網格,看上去整齊劃一,完全沒有最初那種黑央央一大片,散亂的感覺。

“重畫網格雖然是最重要的一步,但也不是全部,我們在不同計算點,需要選擇合適的計算模型,這樣才能獲取更高的計算精度。”

沒有給劉華幾人吹噓捧場的時間,弗雷小課堂卻又開課了。

而且同處一室的舍友也沒有出現什么不耐煩的情緒,畢竟能在高考那場如此激烈的篩選中爬到同齡人的前列,靠的可不僅僅是聰明的腦子。

一顆好學、謙遜的心也是必不可少的。

張弗雷正是在這幾天摸清了自己老朋友們的變化,才敢這么做的。

畢竟要是因為他這副老師的模樣而擾亂了整個宿舍的氛圍,那才是真的得不償失。

“大部分情況下我們都可以選用SST推進方式的K-omega模型來進行計算,但有幾個狀態點需要額外注意一下。”

“例如這個,高空巡航飛行,如果是常規戰斗機,只有在超音速的時候才能達到這個高度,所以選用湍流模型的確沒問題。”

“但我們設計的構型是前掠翼,升阻特性要好上很多,所以這里還是亞音速飛行的狀態,所以此時選擇層流計算更加合理一點。”

張弗雷邊講邊操作,李元生小雞啄米一般的點著頭,甚至還掏出小本本記了起來。

“我擦,弗雷,你啥時候學會的這些東西,我們也沒上過CFD的課啊。”

劉華直到張弗雷講完了,才驚呼出聲,他為了學習這個軟件,還專門買了本書。

不過已經把整本書看完的劉華覺得,張弗雷講的可要比書上寫的實際、清晰多了。

畢竟書上可不會講如何劃分狀態點的內容。

劉華也是聽了張弗雷的講解,才明白為什么橫側向的側滑角狀態包含正負對稱的全取值。

而縱向通道則只有正區間的取值,負區間的計算結果完全可以由此對稱而來。

張弗雷看著自己‘飛行器氣動設計與分析(9/50)’的知識等級,微微一笑。

其實剛剛說的那些內容,都是他這段時間趁搭建控制系統的閑暇之余自學而來的。

只不過在系統快速學習以及觸類旁通的輔助之下,速度有那么億點點快罷了。

“哦,之前學控制系統的時候了解過一點,因為氣動數據直接關乎到控制系統的精準度嘛!”

這可真是個好理由,李元生三人也沒有多懷疑,他們把張弗雷新劃分的模型導入了各自的電腦之中,重新算了起來。

新模型的計算速度顯然要快上去過,網格數減少讓單次迭代所需的時間減少了將近三成,而結構化網格的收斂速度更是比非結構網格快了兩倍以上。

兩者相疊加的結果,就是讓原本半天才能算完的一個狀態點只用了不到5個小時就算完了。

為此張弗雷還特意編寫了一個自動計算腳本,讓流體力學計算軟件能夠按照預先規劃好的數據自動計算結果。

四臺電腦每天連續工作散發出的熱量讓屋子里的溫度都升高了一點,09年時的校內宿舍還都沒有安裝空調,天花板上吊扇的風完全就是杯水車薪。

劉華特地從隔壁宿舍借來一個大風扇,才讓宿舍不至于變得跟蒸籠一樣。

在拿到了所有數據之后,張弗雷沒有遲疑,立刻通過氣動對稱建模的方式,將這架飛機的氣動力和氣動力矩做成了Simulink控制模型中的氣動插值模塊。

只不過在針對這套氣動模型調整控制參數之前,張弗雷首先分析了下整個飛機的操穩特性,同時畫了很多圖出來。

看著有些疑惑的小伙伴,張弗雷稍微解釋了一下。

畢竟他是按照實際項目中飛行器總體設計的路子來走的,即便簡化了很多步驟,但看上去的確跟課程設計不太一樣。

“在進行控制參數整定的時候,常規路子都會對整個系統不同狀態下的開環響應特性進行根軌跡分析,判斷系統的穩定性和變化趨勢,然后再選擇合適的控制方式以及調整參數。”

“不過我們現在時間比較緊張,而且控制系統也分為了幾個階段進行搭建的,顯然是沒辦法按照那個流程來完成設計。”

“但為了讓老師們明白我們的工作內容,這些氣動導數的變化圖是必須的。”

按照控制通道以及本體氣動和舵面氣動特性把圖分成幾部分以后,張弗雷將其發送給了正在做PPT的王小帥。

“具體內容我已經寫在文檔里了,你按照那個流程做就好了,最后的仿真結果部分先空著,等我把控制參數全部調整好,再加進去。”

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