本文選題：旋翼 + 地面效應(yīng)��； 參考：《航空學(xué)報》2016年08期

【摘要】：建立了一套基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格技術(shù)和動量源模型的直升機(jī)旋翼計算流體力學(xué)(CFD)方法,用來模擬貼地飛行時直升機(jī)旋翼非定常氣動特性。其中,控制方程采用三維Navier-Stokes方程,空間方向上采用Jameson格式,時間方向上采用五步Runge-Kutta迭代法,選用Spalart-Allmaras湍流模型。旋翼對流場的作用采用動量源項(xiàng)模擬,為更真實(shí)地模擬地面效應(yīng)(IGE)的作用,采用了"移動地面"的物面邊界來代替常規(guī)的"固定地面"邊界,并對旋翼附近及旋翼與地面之間的網(wǎng)格進(jìn)行加密處理,以提高地面渦的捕捉精度�？紤]實(shí)際飛行環(huán)境下旋翼的運(yùn)動和操縱,在流場計算時考慮旋翼配平特性。其中,配平方程的旋翼氣動力通過CFD方法和動量-葉素組合理論模型的耦合計算給出,為了提高配平方法的魯棒性和效率,提出并建立了基于遺傳算法/擬牛頓法的高效混合迭代算法。運(yùn)用所建立的方法,首先,選用有試驗(yàn)結(jié)果可供對比的算例計算了地面效應(yīng)作用下的旋翼拉力增益、功率變化,驗(yàn)證了計算方法的有效性,解決了渦流理論方法較難模擬的"小速度前飛旋翼需用功率突增"問題。然后,著重研究了UH-60A直升機(jī)旋翼在不同離地高度、不同前進(jìn)比狀態(tài),旋翼需用功率、誘導(dǎo)速度、地面渦及旋翼操縱的變化規(guī)律。計算結(jié)果表明:地面渦出現(xiàn)在較小的前進(jìn)比范圍內(nèi),隨前進(jìn)比的增大,地面渦在縱向平面將順來流方向移動,在軸向方位靠近地面方向移動,直至最后不斷減弱消失。
[Abstract]:Based on unstructured grid technology and momentum source model, a computational fluid dynamics (CFD) method for helicopter rotor was developed to simulate the unsteady aerodynamic characteristics of helicopter rotor during landing flight. Among them, the governing equation adopts three-dimensional Navier-Stokes equation, Jameson scheme is used in spatial direction, five-step Runge-Kutta iteration method is used in time direction, and Spalart-Allmaras turbulence model is selected. Momentum source term is used to simulate the effect of rotor flow field. In order to simulate the effect of ground effect more realistically, the surface boundary of "moving ground" is used to replace the conventional "fixed ground" boundary. The meshes near the rotor and between the rotor and the ground are encrypted to improve the accuracy of the surface vortex capture. Considering the motion and control of the rotor in the actual flight environment, the flattening characteristic of the rotor is taken into account in the calculation of the flow field. In order to improve the robustness and efficiency of the balancing method, the rotor aerodynamic force of the balancing equation is obtained by the coupling calculation of the CFD method and the combination of momentum and leaf element model. An efficient hybrid iterative algorithm based on genetic algorithm / quasi-Newton method is proposed and established. Using the established method, first of all, the rotor tension gain and power change under ground effect are calculated by using an example with experimental results to compare the results, and the validity of the calculation method is verified. In this paper, the problem of "small speed forward rotor needs sudden increase", which is difficult to simulate by eddy current theory method, is solved. Then, the variation of rotor power, induction speed, ground vorticity and rotor control of UH-60A helicopter at different ground height and forward ratio are studied. The results show that the surface vortices appear in a small forward ratio range, and with the increase of the forward ratio, the surface vortices will move in the longitudinal plane in the direction of downstream flow, and move in the axial direction near the ground direction, until finally the surface vortices will continue to weaken and disappear.
【作者單位】： 南京航空航天大學(xué)直升機(jī)旋翼動力學(xué)國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(11272150)~~
【分類號】：V275.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1803100