(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210973808.2 (22)申请日 2022.08.15 (71)申请人 中国航空工业 集团公司沈阳空气动 力研究所 地址 110000 辽宁省沈阳市皇姑区阳山路1 号 (72)发明人 刘新朝　崔晓春　阎莉　都鹏杰　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市伟晨专利代理事务 所(普通合伙) 23209 专利代理师 荣玲 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G01M 9/08(2006.01) (54)发明名称 一种适用 于大尺寸异形风洞突变截面设计 方法 (57)摘要 本发明涉及一种适用于大尺寸异形风洞突 变截面设计方法， 属于风洞结构设计技术领域。 解决的是传统设计方法设计周 期长、 设计粗略、 经济性差的问题。 包括以下步骤： 步骤一： 采用 ANSYS Design Modeler进行风洞结构有限元几 何模型的建立； 步骤二： 结构简化部分进行补偿， 施加约束和载荷并形成有限元分析模型； 步骤 三： 通过有限元分析得到变截面和突变位的应力 分布； 步骤四： 设计优化和改进。 本发明缩短了设 计周期长， 节约设计经费。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 115270580 A 2022.11.01 CN 115270580 A 1.一种适用于大尺寸异形风洞突变截面设计方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤一： 采用ANSYS  Design Modeler进行风洞结构有限元几何模型的建立； 步骤二： 结构 简化部分进行补偿， 施加约束和载荷并形成有限元分析模型； 步骤三： 通过有限元分析 得到变截面和突变位的应力分布； 步骤四： 设计优化和改进。 2.根据权利要求1所述的一种适用于大尺寸异形风洞突变截面设计方法， 其特征在于： 步骤一包括以下步骤： ①形成初始几何壳体： 首先将实体风洞结构转换为由几何面组成的壳体结构， 对于存 在对称中面的结构， 抽取其几何中面形成 壳体结构； 对于 没有对称中面的结构， 则选择结构 的一个表面作为壳， 形成初始几何壳体； ②共享壳体结构的几何拓扑： 由于初始几何壳体之间存在间隙， 需要将初始几何壳体 延长至恰好相交， 并通过共享拓扑的形式保证后续 生成网格的连续 性； ③赋与壳体厚度： 根据实际结构的厚度值， 对应赋与几何壳体的厚度值， 对于由中面形 成的几何壳体， 网格为等 厚度且关于中面对称， 对于由表面形成的壳体， 在赋厚度时将其作 为网格的底面， 并根据实际结构厚度赋予其变厚度网格。 3.根据权利要求2所述的一种适用于大尺寸异形风洞突变截面设计方法， 其特征在于： 对风洞的肋和加强筋， 全部采用面体结构还原， 突变截面位置根据实际结构尺寸建模形成 壳体结构。 4.根据权利要求2所述的一种适用于大尺寸异形风洞突变截面设计方法， 其特征在于： 步骤二包括以下步骤： a.补偿结构简化部分： 对于建模中会忽略的风洞结构中刚度较小但质量较大的结构， 将其转换为质量 点以补偿其质量属性， 通过MPC方法连接 到传力处； b.施加约束与载荷： 支座约束通过限制位移自由度方式在对应支座位置施加、 压力载 荷在壳体的承压内表面施加、 对全体结构施加重力载荷、 在支 座处施加冲击载荷， 扩散段施 加温度载荷； c.形成有限元分析模型： 在保证多体网格连续性的基础上生成网格， 对于无法共享拓 扑的结构， 采用建立绑定接触的方式将其连接在一起； 对于大拉杆 处的连接， 则通过建立梁 单元的方式实现连接,划分网格并进行网格无关性测试。 5.根据权利要求1所述的一种适用于大尺寸异形风洞突变截面设计方法， 其特征在于： 所述步骤三中， 通过子模型法得到应力分布， 识别出危险区域和待改进区域。 6.根据权利要求1所述的一种适用于大尺寸异形风洞突变截面设计方法， 其特征在于： 所述步骤四中， 通过分析风洞突变位置的应力结果， 识别强度危险位置， 有针对性的对结构 突变位置进行设计优化。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115270580 A 2一种适用于大尺寸异 形风洞突变截面设计方 法 技术领域 [0001]本发明涉及一种适用于异形风洞突变截面设计方法， 属于风洞结构设计技术领 域。 背景技术 [0002]风洞主体结构是一个大型复杂的非常规承压结构， 结构为一个环形整体回路， 各 部段之间力学联系强； 风洞 结构尺寸巨大， 长度可达上百米， 直径可达近20米； 风洞结构突 变位置多， 截面变化剧烈， 对强度预测要求高。 鉴于洞体结构复杂且尺寸很大， 如果按照常 规的设计方法， 对于风洞中广泛存在的结构突变位置， 准确预测 其应力会极其困难且代价 高昂， 为保证安全， 只能采用提高设计安全系数 的折衷手段， 但对于这个规模尺寸的风洞， 安全系数的略微提升都会带来严重的材料浪费。 因此， 传统设计方法存在设计周期长、 设计 粗略、 经济性差等 不足缺点。 [0003]因此， 亟需提出一种适用于大尺寸异形风洞突变截面设计方法， 以解决上述技术 问题。 发明内容 [0004]本发明研发解决的是传统设计方法设计周期长、 设计粗略、 经济性差的问题。 在下 文中给出了关于本发明的简要概述， 以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。 应当理 解， 这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。 它并不是意图确定本发明的关键或重要部 分， 也不是意图限定 本发明的范围。 [0005]本发明的技 术方案： 一种适用于大尺寸异形风洞突变截面设计方法， 包括以下步骤： 步骤一： 采用ANSYS  Design Modeler进行风洞结构有限元几何模型的建立； 步骤二： 结构 简化部分进行补偿， 施加约束和载荷并形成有限元分析模型； 步骤三： 通过有限元分析 得到突变截面 位置的应力分布； 步骤四： 设计优化和改进。 [0006]优选的： 步骤一包括以下步骤： ①形成初始几何壳体： 首先将实体风洞结构转换为由几何面组成的壳体结构， 对 于存在对称中面的结构， 抽取其几何中面形成 壳体结构； 对于 没有对称中面的结构， 则选择 结构的一个表面作为壳， 形成初始几何壳体； ②共享壳体结构的几何拓扑： 由于初始几何壳体之间存在间隙， 需要将初始几何 壳体延长 至恰好相交， 并通过共享拓扑的形式保证后续 生成网格的连续 性； ③赋与壳体厚度： 根据实际结构的厚度值， 对应赋与几何壳体的厚度值， 对于由中 面形成的几何壳体， 网格为等 厚度且关于中面对称， 对于由表面形成的壳体， 在赋厚度时将 其作为网格的底面， 并根据实际结构厚度赋予其变厚度网格。 [0007]优选的： 所述风洞为环形风洞， 适用于大尺寸异形风洞突变截面设计方法的数量说　明　书 1/5 页 3 CN 115270580 A 3