بررسي عددي ناپايداري آيروالاستيك يك بال هواپيما مبتني بر روش اجزا محدود و پانل غيردايم

Numerical Investigation of the Aeroelastic Instability of an Aircraft Wing, Using Finite Element and Unsteady Panel Methods

ناپايداري آيروالاستيك كه دربرگيرنده آثار متقابل تداخل سازه-‌سيال مي‌باشد، يك پديده مهم در طراحي هواگردها به شمار مي‌رود. مقاله حاضر به بررسي رفتار آيروالاستيك و ناپايداري فلاتر بال هواپيما مي‌پردازد. در اين راستا، به منظور شبيه‌سازي سازه، روش اجزا محدود با فرض جز پوسته به همراه آثار غيرخطي ناشي از تغيير شكل‌هاي بزرگ هندسي، به‌كار گرفته شده است. همچنين، براي شبيه‌سازي جريان، از روش پانل غيردايم استفاده شده است. ويژگي بارز اين تحقيق اضافه نمودن توانايي تحليل رفتار آيروالاستيك در نرم‌افزار تجاري ANSYS است. بدين منظور، كد محاسبات آيروديناميكي در محيط نرم‌افزار MATLAB تهيه شده كه قابليت تبادل اطلاعات بين دو نرم‌افزار را دارا مي‌باشد. در نهايت، براي بررسي قابليت كد تهيه شده در تحليل مسايل آيروالاستيك، بال آگارد 445.6 بررسي شده است. نتايج به دست آمده، در مقايسه با نتايج آزمايشگاهي، نشان‌دهنده دقت نسبتا بالاي روش حاضر مي‌باشد.

Aeroelastic instability due to fluid-structure interaction is an important phenomenon in aircraft design. In this paper, aeroelastic behavior and flutter instability of an aircraft wing is investigated. For structural simulation, finite element method, using shell element with non-linear effects, based on large deflection, is applied. For aerodynamic modeling, unsteady panel method is employed. The main goal of this study is to add the aeroelastic analysis ability to ANSYS commercial software by developing a computational aerodynamic MATLAB code. Finally, to illustrate the capability of the developed code in handling aeroelastic problems, aeroelastic response of an AGARD 445.6 wing is studied. The results show relatively good agreements with the available experimental data.