关键要点

• 浸入边界法是一种数值技术，用于模拟和分析结构周围的流体运动和变形，无需精细的网格划分。 

• 浸入边界法使用一组点或标记，可用于分析流固耦合和相关变形。

• 在飞机设计中，CFD 工具允许实施浸入边界法和相关的流固耦合算法来模拟流动和相关的结构响应。

浸入边界法无需网格划分

模拟物体周围流动的常见过程是什么？让我们考虑在流动的流体中放置一个球体作为障碍物。通常，在球周围明确创建网格并模拟流动行为以分析其在物体周围的运动和影响。但是，还有另一种方法可以做到这一点。

浸入边界方法允许在不创建结构化网格的情况下表示对象及其周围的流动运动。相反，对象及其边界使用一组点表示。这些点或标记的移动可用于分析流固耦合和相关变形。

在飞机设计中，任意形状和尺寸的部件增加了仿真过程的复杂性。浸入边界法的使用消除了创建共形网格的需要，并显着减少了计算时间和成本。 

空气动力学设计挑战 

当流动的空气与飞机结构接触并引起升力、阻力和湍流等现象时，就会出现空气动力学设计中的流固耦合问题。这些力显着影响飞机的结构响应。例如，当飞机机翼或发动机舱受到复杂的流动行为时，结果可能是结构变形和振动。变形会导致升力和阻力等空气动力发生变化，并影响发动机和其他飞机部件的结构完整性。 

因此，流固耦合的模拟对于分析不同流动条件对飞机性能的影响非常重要。对相互作用的准确预测使工程师能够做出优化决策，以减少颤振、噪声和变形等影响，并确保空气动力学操作的安全性和效率。这可以借助有效的模拟技术有效地完成。  

与传统的基于网格的仿真方法相比，使用浸入边界法进行的仿真具有多项优势。例如： 

• 准确捕捉机翼、机身、发动机短舱等 气动部件的复杂几何形状。

• 消除了在结构附近进行网格划分和细化的需要。

• 模拟极端条件下气流与结构之间的相互作用，即高速或高攻角。

• 模拟不稳定流以分析湍流、涡流脱落或流动分离。

实施浸没边界法

浸入边界法是用于模拟和分析结构周围流体运动和变形的计算技术。在飞机设计中，浸入边界法可以通过以下步骤来分析流固耦合。 

有效的流固耦合仿真以提高空气动力学性能

计算流体动力学 (CFD)是模拟和预测空气动力学分析中流固耦合问题的有效方法。CFD 允许模拟飞机周围的气流运动和相应的结构响应。使用浸入边界法等技术，可以轻松分析复杂几何形状的组件变形。从浸入边界法中获得的宝贵见解可用于改善流固耦合，并通过优化飞机设计来改善空气动力学性能。 

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