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摘 要：将CFD技术应用在突风载荷引起的非定常气动力计算中，首先建立基于突风载荷Karman谱的突风时域数学模型，接着采用“网格速度”的概念基于Fluent动网格技术模拟突风载荷的加入，最后将其应用到某大型客机正常飞行和舵面偏转时受到突风载荷所产生的非定常气动力计算中。
关键词：CFD 突风载荷 Karman谱 非定常气动力 Fluent
中图分类号：V224 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）002-024-03
1 引言
在民用飞机设计中，它的主要飞行载荷为突风载荷，对于其影响产生的结构响应进行计算验证十分的重要。频域法是传统的工程计算方法，其选用基于线性理论的升力面模型进行非定常气动力的计算。此模型不考虑加速度等高阶项对气动力的影响，仅仅考虑了翼面位移和加速度等低阶项所产生的气动力，因此计算准确度较差，精度较低。CFD技术运用模型完整的气动外形进行模拟，目前被广泛的应用在各类工程计算中，并且已经成为产品研发和设计阶段中重要的工具。
2 突风载荷时域数学模型的建立
3 突风载荷的加入
4 突风引起的非定常气动力计算
可以看到飞行器收到垂直突风作用时，其升力系数的变化十分的剧烈，这是因为垂直突风的作用剧烈的影响着飞行器周围的大气扰流，进而对于飞行器的升力有着巨大的影响。同时该算法有着计算速度快，计算精确度高，适应性强等优点，因此可以被应用于飞机的详细设计阶段。
5 总结与展望
本文章首先运用谐波叠加法将频域范围内的Karman速度功率谱密度函数转化为时域范围内的突风速度，然后采用“网格速度”的概念编写Fluent的UDF程序模拟流场中突风载荷的加入，最后将其应用在大型客机正常飞行条件下受到垂直突风作用产生的非定常气动力的计算中。计算结果真实准确并且计算速度快，最大的优势在于能够计算飞机各种复杂的飞行状态，这大大提高了结构突风响应验证的计算范围。
（基金资助：长江学者和创新团队发展计划资助（NO.IRT0968）；飞行器智能结构系统的集成研究（NO.50830201）；江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目：CXLX12_0165）
参考文献：
[1] 赵永辉.气动弹性力学与控制[M].北京：科学出版社，2007.
[2] 徐昭鑫.随机振动[M].北京：高等教育出版社，1990.
[3] Shinozuka M，Jan C M.Digital Simulation of Random Processes and Its Applications[J].Sound and Vibration，1972，25（1）：111-128.
[4] 星谷胜.随机振动分析[M].北京：地震出版社，1977：42-90.
[5] 阎石，郑伟.简谐波叠加法模拟风谱[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2005，1（21）：1-4.
[6] 陈方泉.基于ISTA功率谱密度的MATLAB随机过程时域样本再现[J].包装工程，2006，1（27）：64-66.
[7] 祝贺.修正von Karman谱输入的输电塔结构脉动风数值模拟[J].吉林电力，2009，5（37）：12-15.
[8] 顾宁.基于CFD的机翼突风响应计算[J].航空学报，2011，5（32）：785-791.
关键词：CFD 突风载荷 Karman谱 非定常气动力 Fluent
中图分类号：V224 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）002-024-03
1 引言
在民用飞机设计中，它的主要飞行载荷为突风载荷，对于其影响产生的结构响应进行计算验证十分的重要。频域法是传统的工程计算方法，其选用基于线性理论的升力面模型进行非定常气动力的计算。此模型不考虑加速度等高阶项对气动力的影响，仅仅考虑了翼面位移和加速度等低阶项所产生的气动力，因此计算准确度较差，精度较低。CFD技术运用模型完整的气动外形进行模拟，目前被广泛的应用在各类工程计算中，并且已经成为产品研发和设计阶段中重要的工具。
2 突风载荷时域数学模型的建立
3 突风载荷的加入
4 突风引起的非定常气动力计算
可以看到飞行器收到垂直突风作用时，其升力系数的变化十分的剧烈，这是因为垂直突风的作用剧烈的影响着飞行器周围的大气扰流，进而对于飞行器的升力有着巨大的影响。同时该算法有着计算速度快，计算精确度高，适应性强等优点，因此可以被应用于飞机的详细设计阶段。
5 总结与展望
本文章首先运用谐波叠加法将频域范围内的Karman速度功率谱密度函数转化为时域范围内的突风速度，然后采用“网格速度”的概念编写Fluent的UDF程序模拟流场中突风载荷的加入，最后将其应用在大型客机正常飞行条件下受到垂直突风作用产生的非定常气动力的计算中。计算结果真实准确并且计算速度快，最大的优势在于能够计算飞机各种复杂的飞行状态，这大大提高了结构突风响应验证的计算范围。
（基金资助：长江学者和创新团队发展计划资助（NO.IRT0968）；飞行器智能结构系统的集成研究（NO.50830201）；江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目：CXLX12_0165）
参考文献：
[1] 赵永辉.气动弹性力学与控制[M].北京：科学出版社，2007.
[2] 徐昭鑫.随机振动[M].北京：高等教育出版社，1990.
[3] Shinozuka M，Jan C M.Digital Simulation of Random Processes and Its Applications[J].Sound and Vibration，1972，25（1）：111-128.
[4] 星谷胜.随机振动分析[M].北京：地震出版社，1977：42-90.
[5] 阎石，郑伟.简谐波叠加法模拟风谱[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2005，1（21）：1-4.
[6] 陈方泉.基于ISTA功率谱密度的MATLAB随机过程时域样本再现[J].包装工程，2006，1（27）：64-66.
[7] 祝贺.修正von Karman谱输入的输电塔结构脉动风数值模拟[J].吉林电力，2009，5（37）：12-15.
[8] 顾宁.基于CFD的机翼突风响应计算[J].航空学报，2011，5（32）：785-791.