STRAN的气动弹性分析功能主要包括: 静态和动态气弹响应分析、 颤振分析及气弹优化。

⑴. 静动气弹响应分析

气弹响应分析计算结构在亚音速下在离散或随机二维阵风场中的响应, 输出包括位移、应力、 或约束力、加速度可以从阵风断面的二阶时间导数的响应来获得, 随机阵风分析给出响应功率 谱密度、 均方根和零交平均频率。

⑵. 气动颤振分析

空气动力颤振分析考虑空气弹性问题的动力稳定性。 它可以分析亚音速或超音速流。 系统求 出一组复特征解, 提供可用五种不同的气动力理论,包括用于亚音速的Doublet Lattice理论。 Strip 理论以及用于超音速的Machbox理论、 Piston理论、 ZONA理论等。 对于稳定性分析系统提供三种不同的方法: 二种美国方法(K法, KE法)和一种英国方法(PK法),输出包括阻尼、 频率和每个颤振 模态的振型。

⑶. 气弹优化分析

在STRAN中, 气弹分析与设计灵敏度和优化功能的集成为气弹分析提供了更 强有力的设计工具。 气弹灵敏度分析主要用来确定结构响应的改变如位移、速度等对结构气动 特性的影响程度。 气弹优化则是依据气弹响应及灵敏度分析的数据自动地完成满足某一设计变 量(如: 应力、 变形、 或颤振特性)的设计过程。

7. 流-固耦合分析

流-固耦合分析主要用于解决流体(含气体)与结构之间的相互作用效应。STRAN中拥 有多种方法求解完全的流-固耦合分析问题, 包括: 流-固耦合法、 水弹性流体单元法、 虚质量法。

⑴. 流-固耦合法

流-固耦合法广泛用于声学和噪音控制领域中,如发动机噪声控制、汽车车厢和飞机客舱内 的声场分布控制和研究等。分析过程中,利用直接法和模态法进行动力响应分析。 流体假设是无 旋的和可压缩的, 分析的基本控制方程是三维波方程, 二种特殊的单元可被用来描述流-固耦合 边界。 此外, STRAN新增加的(噪)声学阻滞单元和吸收单元为这一问题的分析带来了极 大方便。

(噪)声学载荷由节点的压力来描述, 其可以是常量, 也可以是与频率或时间相关的函数, 还 可以是声流容积、通量、流率或功率谱密度函数。 由不同的结构件产品的噪声影响结果可被分 别输出。

⑵.水弹性流体单元法

该方法通常用来求解具有结构界面、可压缩性及重力效应的广泛流体问题。 水弹性流体单 元法可用于标准的模态分析、瞬态分析、复特征值分析和频率响应分析。 当流体作用于结构时, 要求必须指出耦合界面上的流体节点和相应的结构节点。 自由度在结构模型中是位移和转角,而 在流体模型中则是在轴对称坐标系中调和压力函数的傅利叶系数。

类似于结构分析,流体模型产生"刚度"和"质量"矩阵, 但具有不同的物理意义。 载荷、约束、 节点排序或自由度凝聚不能直接用于流体节点上。

⑶. 虚质量法

虚质量法主要用于以下流-固耦合问题的分析：

结构沉浸在一个具有自由液面的无限或半无限液体里。

容器内盛有具有自由液面的不可压缩液体。

以上二种情况的组合, 如船在水中而舱内又装有不充满的液体。

用结构单元来描述, 这个模型可以是一边或二边被同一液体或不同液体所浸润。

忽略液面重力效应。 这种近似处理对于结构频率高于液体晃动频率是有效的。 该分析假设液 体密度是常量(无层间变化), 流体是无旋的(无粘性),并且是稳定的(如同空气动力中一样),同时是线性的。