本文關(guān)鍵詞：直升機(jī)旋翼與艦船甲板復(fù)合流場研究

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【摘要】：直升機(jī)以其超低空飛行能力、獨有的懸停特性和高效靈活的特點越來越多地被裝載于非航空型艦船,用以執(zhí)行海上運輸、補(bǔ)給、搜救等任務(wù)。艦船空氣尾流場是直升機(jī)在艦上起降的主要環(huán)境。受上層建筑及海面變化風(fēng)向的影響,艦船空氣尾流場結(jié)構(gòu)復(fù)雜,影響范圍大。以往的理論分析和飛行實踐證明,甲板上方流場結(jié)構(gòu)對直升機(jī)起降過程影響很大。但現(xiàn)有文獻(xiàn)多是將甲板流場和直升機(jī)流場分開研究,再結(jié)合各自的流場結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析,忽略了甲板流場和旋翼流場的相互作用。本文利用數(shù)值模擬方法,建立艦船與旋翼復(fù)合模型。利用FLUENT軟件對艦船流場、單旋翼復(fù)合流場與多旋翼復(fù)合流場進(jìn)行數(shù)值計算,探究風(fēng)向、旋翼懸停位置與旋翼數(shù)量對復(fù)合流場結(jié)構(gòu)、湍動能分布與旋翼受力的影響。 本文介紹了數(shù)值模擬方法及求解方案,并對計算模型的合理性進(jìn)行了討論。通過與縮比船模試驗結(jié)果對比,驗證了計算模型和求解方法的合理性。在此基礎(chǔ)上,開展了多風(fēng)向流場求解(風(fēng)向0°、右舷15°和左舷15°)。單旋翼復(fù)合模型為艦船甲板停機(jī)坪A、B、C位置分別單獨懸停旋翼的模型,多旋翼復(fù)合模型為艦船甲板停機(jī)坪A、B、C位置同時懸停旋翼的模型。 研究結(jié)果表明：不同風(fēng)向時,艦船流場結(jié)構(gòu)不同。甲板懸停旋翼時,旋翼槳尖渦與艦船旋渦相互摻混,使得艦船甲板流場旋渦結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。旋翼后方流場由于受到渦流區(qū)尾跡影響,湍流度增加。旋翼位置越靠前,旋翼槳尖渦與上層建筑尾渦摻混程度越大。湍動能分布作為一種判定標(biāo)準(zhǔn),可以很好地表征流場的紊亂程度。多個旋翼同時懸停時,甲板上方各渦流區(qū)之間摻混加劇,高湍動度區(qū)域范圍增加,各旋翼升力能力降低。尤其側(cè)風(fēng)風(fēng)向時,位于后方的旋翼升力能力下降明顯。研究結(jié)果能夠為不同工況下直升機(jī)在船舶甲板上方的作業(yè)安全提供理論支持和有利參考。
【關(guān)鍵詞】：直升機(jī)旋翼 艦船 流場結(jié)構(gòu) 升力 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U674.70;V211.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 船舶甲板流場研究11-13
• 1.2.2 直升機(jī)旋翼流場CFD研究13-15
• 1.2.3 直升機(jī)旋翼與船舶甲板復(fù)合流場研究15-16
• 1.2.4 直升機(jī)甲板起降限制16-17
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容17-18
• 第2章 數(shù)值模擬方法18-27
• 2.1 流體動力學(xué)基本方程18-19
• 2.2 物理建模19-21
• 2.3 計算域21-22
• 2.4 網(wǎng)格劃分22-24
• 2.4.1 艦船模型網(wǎng)格22-23
• 2.4.2 復(fù)合模型網(wǎng)格23-24
• 2.5 邊界條件24-25
• 2.6 數(shù)值模擬標(biāo)定25-26
• 2.7 本章小結(jié)26-27
• 第3章 風(fēng)向?qū)ε灤装辶鲌鼋Y(jié)構(gòu)影響分析27-34
• 3.1 引言27
• 3.2 風(fēng)向0°艦船流場結(jié)構(gòu)27-29
• 3.3 風(fēng)向+15°艦船流場結(jié)構(gòu)29-31
• 3.4 風(fēng)向-15°艦船流場結(jié)構(gòu)31-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第4章 單旋翼復(fù)合流場結(jié)構(gòu)與旋翼受力分析34-75
• 4.1 單旋翼復(fù)合流場結(jié)構(gòu)分析34-52
• 4.1.1 復(fù)合流場A結(jié)構(gòu)分析34-40
• 4.1.2 復(fù)合流場B結(jié)構(gòu)分析40-46
• 4.1.3 復(fù)合流場C結(jié)構(gòu)分析46-52
• 4.2 單旋翼復(fù)合流場湍動能分布52-65
• 4.2.1 復(fù)合流場A湍動能分布52-57
• 4.2.2 復(fù)合流場B湍動能分布57-61
• 4.2.3 復(fù)合流場C湍動能分布61-65
• 4.3 單旋翼受力分析65-73
• 4.3.1 單獨旋翼a受力分析65-71
• 4.3.2 單獨旋翼b受力分析71-72
• 4.3.3 單獨旋翼c受力分析72
• 4.3.4 單獨旋翼a、b、c升力與平衡性比較72-73
• 4.4 本章小結(jié)73-75
• 第5章 多旋翼復(fù)合流場結(jié)構(gòu)與旋翼受力分析75-94
• 5.1 多旋翼復(fù)合流場結(jié)構(gòu)分析75-84
• 5.1.1 風(fēng)向0°多旋翼復(fù)合流場結(jié)構(gòu)75-78
• 5.1.2 風(fēng)向+15°多旋翼復(fù)合流場結(jié)構(gòu)78-81
• 5.1.3 風(fēng)向-15°多旋翼復(fù)合流場結(jié)構(gòu)81-84
• 5.2 多旋翼復(fù)合流場湍動能分布84-89
• 5.2.1 湍動能等值面84-85
• 5.2.2 二維截面湍動能85-89
• 5.3 多旋翼受力分析89-93
• 5.3.1 各旋翼槳葉升力與升力差89-91
• 5.3.2 各旋翼升力降與升力差降91-93
• 5.4 本章小結(jié)93-94
• 結(jié)論94-95
• 參考文獻(xiàn)95-100
• 攻讀碩士學(xué)位期間公開發(fā)表論文100-101
• 致謝101-102
• 作者簡介102

【參考文獻(xiàn)】

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王海;計入槳葉結(jié)構(gòu)彈性的新型槳尖旋翼流場數(shù)值模擬研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

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本文編號：1057281