卷流旋翼布局設計及氣動特性試驗研究
發(fā)布時間：2021-09-22 01:52
卷流旋翼是一種新概念旋翼系統(tǒng),它采用橫流風扇替代常規(guī)旋翼的槳葉,由動力裝置驅動橫流風扇葉片旋轉產生氣動力并推動旋翼旋轉,具有升力大、功率載荷大、氣動效率高等優(yōu)點。本文對橫流風扇翼型的氣動特性、卷流旋翼的氣動特性、卷流旋翼的氣動布局、操縱方式和結構設計等進行了初步研究,研制了一部卷流旋翼樣機,并進行了懸停狀態(tài)下的氣動特性試驗研究。論文主要研究內容如下:（1）對卷流旋翼二維翼型氣動特性進行了數值模擬及分析。應用Fluent軟件建模仿真,分析了來流速度大小、風扇轉速和翼型主要幾何參數對卷流旋翼翼型的氣動性能影響。（2）分別采用CFD方法和葉素理論,分析了卷流旋翼主要參數對其氣動性能的影響,為卷流旋翼布局設計提供參考依據。（3）提出了幾種提高卷流旋翼氣動性能的布局方案,對氣動性能進行了分析對比,確定了最終的設計方案。（4）研究了帶有后緣襟翼的風扇翼翼型的氣動特性,為卷流旋翼的操縱提供參考依據。（5）設計并加工了一部卷流旋翼樣機,用于開展氣動特性試驗研究。（6）進行了卷流旋翼懸停狀態(tài)的氣動特性試驗,研究了卷流旋翼升力、功率、轉速隨風扇葉片轉速的變化規(guī)律。論文研究結果對進一步開展卷流旋翼飛行器的設...
【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數】：78 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
橫流風扇
南京航空航天大學碩士學位論文第一章 緒論1.1 引言橫風扇翼（Cross flow fan）于 1892 年由法國工程師 Mortier 首先提出，這種風扇在圓周方向均勻布置多個葉片，風扇整體為長圓筒形狀，其特點是空氣兩次流過風扇葉片，進氣和排氣方向處在同一平面，所排出的氣體沿橫流風扇寬度方向分布均勻，此種風扇的氣流平穩(wěn)，動壓高，因而可以得到高速且寬度范圍較大的平穩(wěn)氣流[1]。
橫風扇翼（Cross flow fan）于 1892 年由法國工程師 Mortier 首先提出，這種風扇在圓周方向均勻布置多個葉片，風扇整體為長圓筒形狀，其特點是空氣兩次流過風扇葉片，進氣和排氣方向處在同一平面，所排出的氣體沿橫流風扇寬度方向分布均勻，此種風扇的氣流平穩(wěn)，動壓高，因而可以得到高速且寬度范圍較大的平穩(wěn)氣流[1]。圖 1.1 橫流風扇 圖 1.2 風扇翼1938 年，德國的一位工程師 Ackeret 首先提出了將橫流風扇應用于飛行器上的設想。1998年，英國的 Peebles 進行了扇翼飛行器的首次飛行。Peebles 所設計的風扇翼結構如圖 1.4 所示。其基本原理是，位于風扇翼前緣的橫流風扇高速旋轉，從而加大了機翼上表面空氣的流速，使得機翼上下表面產生了壓力差，而橫流風扇內也會產生低壓偏心渦，二者共同作用使得風扇翼能夠產生較大的升力，同時氣流被風扇加速后向后流動，也產生了推力[1]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]扇翼飛行器氣動特性優(yōu)化設計[J]. 李仁鳳,樂貴高,馬大為,陳帥. 空氣動力學學報. 2017(06)
[2]基于扇翼機翼升推力機理的吹氣機翼研究[J]. 杜思亮,唐正飛. 航空動力學報. 2017(11)
[3]縱列式雙扇翼氣動特性數值模擬與試驗[J]. 杜思亮,唐正飛,趙文靜,陳薈,王英宇. 北京航空航天大學學報. 2018(06)
[4]扇翼氣動特性試驗研究[J]. 杜思亮,唐榮培,唐正飛. 南京航空航天大學學報. 2017(03)
[5]風扇翼翼型氣動特性研究[J]. 雷乾勇,朱清華. 南京航空航天大學學報. 2016(04)
[6]扇翼飛行器翼型附面層控制數值模擬[J]. 杜思亮,蘆志明,唐正飛. 航空學報. 2016(06)
[7]串列式扇翼布局流動特性數值研究[J]. 史振海,楊未柱,路秀儒,岳珠峰. 航空學報. 2016(10)
[8]扇翼飛行器的研究進展與應用前景[J]. 孟琳,葉永強,李楠. 航空學報. 2015(08)
[9]扇翼流動機理數值模擬研究[J]. 楊康智,段旭鵬. 航空計算技術. 2014(03)
[10]嵌入式橫流風扇翼型CFD分析方法[J]. 王蘇婭. 電子設計工程. 2014(06)
碩士論文
[1]微型扇翼飛行器繞翼型流動的數值分析和實驗研究[D]. 吳建軍.華東理工大學 2015
[2]扇翼設計參數及翼面形狀氣動優(yōu)化研究[D]. 劉向楠.南京航空航天大學 2015
[3]前緣小翼及開槽對扇翼氣動性能影響分析[D]. 馮襯.南京航空航天大學 2015
[4]扇翼飛行器氣動原理研究[D]. 龐沖.南京航空航天大學 2015
[5]面向飛行機器人的扇翼翼型數值分析與實驗研究[D]. 邸南思.華東理工大學 2014
[6]風扇翼氣動特性試驗研究[D]. 唐榮培.南京航空航天大學 2014
[7]風扇翼內部偏心渦特性研究[D]. 吳浩東.南京航空航天大學 2012
[8]風扇翼非定常流動的數值分析[D]. 張銀輝.南京航空航天大學 2012
本文編號：3402900
【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數】：78 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
橫流風扇
南京航空航天大學碩士學位論文第一章 緒論1.1 引言橫風扇翼（Cross flow fan）于 1892 年由法國工程師 Mortier 首先提出，這種風扇在圓周方向均勻布置多個葉片，風扇整體為長圓筒形狀，其特點是空氣兩次流過風扇葉片，進氣和排氣方向處在同一平面，所排出的氣體沿橫流風扇寬度方向分布均勻，此種風扇的氣流平穩(wěn)，動壓高，因而可以得到高速且寬度范圍較大的平穩(wěn)氣流[1]。
橫風扇翼（Cross flow fan）于 1892 年由法國工程師 Mortier 首先提出，這種風扇在圓周方向均勻布置多個葉片，風扇整體為長圓筒形狀，其特點是空氣兩次流過風扇葉片，進氣和排氣方向處在同一平面，所排出的氣體沿橫流風扇寬度方向分布均勻，此種風扇的氣流平穩(wěn)，動壓高，因而可以得到高速且寬度范圍較大的平穩(wěn)氣流[1]。圖 1.1 橫流風扇 圖 1.2 風扇翼1938 年，德國的一位工程師 Ackeret 首先提出了將橫流風扇應用于飛行器上的設想。1998年，英國的 Peebles 進行了扇翼飛行器的首次飛行。Peebles 所設計的風扇翼結構如圖 1.4 所示。其基本原理是，位于風扇翼前緣的橫流風扇高速旋轉，從而加大了機翼上表面空氣的流速，使得機翼上下表面產生了壓力差，而橫流風扇內也會產生低壓偏心渦，二者共同作用使得風扇翼能夠產生較大的升力，同時氣流被風扇加速后向后流動，也產生了推力[1]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]扇翼飛行器氣動特性優(yōu)化設計[J]. 李仁鳳,樂貴高,馬大為,陳帥. 空氣動力學學報. 2017(06)
[2]基于扇翼機翼升推力機理的吹氣機翼研究[J]. 杜思亮,唐正飛. 航空動力學報. 2017(11)
[3]縱列式雙扇翼氣動特性數值模擬與試驗[J]. 杜思亮,唐正飛,趙文靜,陳薈,王英宇. 北京航空航天大學學報. 2018(06)
[4]扇翼氣動特性試驗研究[J]. 杜思亮,唐榮培,唐正飛. 南京航空航天大學學報. 2017(03)
[5]風扇翼翼型氣動特性研究[J]. 雷乾勇,朱清華. 南京航空航天大學學報. 2016(04)
[6]扇翼飛行器翼型附面層控制數值模擬[J]. 杜思亮,蘆志明,唐正飛. 航空學報. 2016(06)
[7]串列式扇翼布局流動特性數值研究[J]. 史振海,楊未柱,路秀儒,岳珠峰. 航空學報. 2016(10)
[8]扇翼飛行器的研究進展與應用前景[J]. 孟琳,葉永強,李楠. 航空學報. 2015(08)
[9]扇翼流動機理數值模擬研究[J]. 楊康智,段旭鵬. 航空計算技術. 2014(03)
[10]嵌入式橫流風扇翼型CFD分析方法[J]. 王蘇婭. 電子設計工程. 2014(06)
碩士論文
[1]微型扇翼飛行器繞翼型流動的數值分析和實驗研究[D]. 吳建軍.華東理工大學 2015
[2]扇翼設計參數及翼面形狀氣動優(yōu)化研究[D]. 劉向楠.南京航空航天大學 2015
[3]前緣小翼及開槽對扇翼氣動性能影響分析[D]. 馮襯.南京航空航天大學 2015
[4]扇翼飛行器氣動原理研究[D]. 龐沖.南京航空航天大學 2015
[5]面向飛行機器人的扇翼翼型數值分析與實驗研究[D]. 邸南思.華東理工大學 2014
[6]風扇翼氣動特性試驗研究[D]. 唐榮培.南京航空航天大學 2014
[7]風扇翼內部偏心渦特性研究[D]. 吳浩東.南京航空航天大學 2012
[8]風扇翼非定常流動的數值分析[D]. 張銀輝.南京航空航天大學 2012
本文編號：3402900
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