直升機(jī)因其獨(dú)特的飛行方式在軍用和民用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用和廣闊的前景。但是,噪聲污染問(wèn)題是直升機(jī)的短板,低噪聲旋翼設(shè)計(jì)和直升機(jī)全機(jī)噪聲預(yù)估也成為直升機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的重要課題。本文首先建立了適用于直升機(jī)旋翼（尾槳）非定常流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算方法和氣動(dòng)噪聲計(jì)算方法,在此基礎(chǔ)上研究旋翼槳尖幾何特征對(duì)旋翼氣動(dòng)性能和噪聲水平的影響規(guī)律并提出了低噪聲旋翼的設(shè)計(jì)方案。最后,考慮空氣對(duì)聲波的吸收作用,計(jì)算直升機(jī)簡(jiǎn)化模型的地面聲場(chǎng)。本文研究工作包括以下幾個(gè)方面:作為研究背景,首先綜述了直升機(jī)旋翼氣動(dòng)計(jì)算、噪聲計(jì)算和降噪設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外研究工作,指出了當(dāng)前研究的不足以及面臨的困難,提出了本文的研究?jī)?nèi)容和研究方法。針對(duì)直升機(jī)旋翼（尾槳）槳葉的幾何特征,建立了高效的槳葉參數(shù)化貼體網(wǎng)格生成方法。為準(zhǔn)確地描述槳葉運(yùn)動(dòng),建立了以挖洞和貢獻(xiàn)單元搜索為核心技術(shù)的運(yùn)動(dòng)重疊網(wǎng)格方法。在此基礎(chǔ)上,建立了基于FW-H方程的旋翼氣動(dòng)噪聲計(jì)算方法。然后,開發(fā)了旋翼（尾槳）非定常流場(chǎng)的CFD求解器和氣動(dòng)噪聲計(jì)算程序。將程序計(jì)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)算例進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了方法和程序的有效性。以具有5片矩形槳葉、標(biāo)準(zhǔn)弦長(zhǎng)為0.42m、展弦比為17.62的旋翼為... 

【文章頁(yè)數(shù)】：104 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 旋翼氣動(dòng)和噪聲計(jì)算方法的研究
        1.2.2 旋翼降噪設(shè)計(jì)和全機(jī)噪聲預(yù)估的研究
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
第二章 旋翼(尾槳)非定常流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算及噪聲計(jì)算方法
    2.1 引言
    2.2 網(wǎng)格系統(tǒng)
        2.2.1 參數(shù)化槳葉貼體網(wǎng)格生成方法
        2.2.2 基于重疊網(wǎng)格技術(shù)的槳葉運(yùn)動(dòng)描述
    2.3 流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法
        2.3.1 Navier-Stokes方程
        2.3.2 Navier-Stokes方程的空間離散方法
        2.3.3 Navier-Stokes方程的時(shí)間離散方法
        2.3.4 初始條件和邊界條件
        2.3.5 k-omega SST湍流模型
        2.3.6 非定常流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算具體步驟
    2.4 流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法的算例驗(yàn)證
        2.4.1 懸停狀態(tài)旋翼算例驗(yàn)證
        2.4.2 前飛狀態(tài)旋翼算例驗(yàn)證
    2.5 旋翼(尾槳)氣動(dòng)噪聲計(jì)算方法
        2.5.1 基于FW-H方程的F1A公式
        2.5.2 延遲時(shí)間及Doppler效應(yīng)
        2.5.3 氣動(dòng)噪聲計(jì)算具體步驟
    2.6 氣動(dòng)噪聲計(jì)算方法的算例驗(yàn)證
    2.7 本章小結(jié)
第三章 槳尖幾何特征對(duì)旋翼氣動(dòng)和噪聲的影響規(guī)律
    3.1 引言
    3.2 參考旋翼和噪聲觀測(cè)點(diǎn)分布
    3.3 槳尖尖削對(duì)旋翼氣動(dòng)和噪聲的影響
        3.3.1 尖削開始位置的影響
        3.3.2 尖削比的影響
        3.3.3 槳尖尖削影響規(guī)律總結(jié)
    3.4 槳尖后掠對(duì)旋翼氣動(dòng)和噪聲的影響
        3.4.1 后掠開始位置的影響
        3.4.2 后掠角的影響
        3.4.3 槳尖后掠影響規(guī)律總結(jié)
    3.5 槳尖下反對(duì)旋翼氣動(dòng)和噪聲的影響
        3.5.1 下反開始位置的影響
        3.5.2 下反角的影響
        3.5.3 槳尖下反影響規(guī)律總結(jié)
    3.6 本章小結(jié)
第四章 低噪聲旋翼設(shè)計(jì)方案及性能分析
    4.1 引言
    4.2 低噪聲旋翼槳葉設(shè)計(jì)思路
    4.3 新型槳尖槳葉氣動(dòng)計(jì)算的網(wǎng)格系統(tǒng)
    4.4 槳葉氣動(dòng)外形改進(jìn)方案
        4.4.1 原始槳葉設(shè)計(jì)方案
        4.4.2 改進(jìn)槳葉設(shè)計(jì)方案方案
    4.5 低噪聲旋翼性能分析
        4.5.1 懸停狀態(tài)時(shí)旋翼性能分析
        4.5.2 前飛狀態(tài)時(shí)旋翼性能分析
    4.6 本章小結(jié)
第五章 計(jì)入旋翼和尾槳的直升機(jī)全機(jī)噪聲特性分析
    5.1 引言
    5.2 用于直升機(jī)全機(jī)噪聲計(jì)算的簡(jiǎn)化模型
        5.2.1 簡(jiǎn)化模型
        5.2.2 旋翼/尾槳流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算的網(wǎng)格系統(tǒng)
        5.2.3 飛行狀態(tài)和地面觀測(cè)點(diǎn)分布
    5.3 旋翼噪聲和尾槳噪聲在總噪聲中的占比
    5.4 空氣吸收作用對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲影響
        5.4.1 空氣吸收作用的基本理論
    5.5 直升機(jī)全機(jī)噪聲預(yù)估和地面聲場(chǎng)
        5.5.1 低速前飛狀態(tài)時(shí)旋翼尾槳干擾對(duì)噪聲的影響
        5.5.2 中速前飛狀態(tài)時(shí)旋翼尾槳干擾對(duì)噪聲的影響
        5.5.3 直升機(jī)全機(jī)噪聲地面聲場(chǎng)
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文研究工作的總結(jié)
    6.2 本文研究工作的創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 后續(xù)研究工作與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]直升機(jī)旋翼/尾槳/垂尾氣動(dòng)干擾計(jì)算研究[J]. 葉舟,徐國(guó)華,史勇杰.  航空學(xué)報(bào). 2015(09)
[2]改進(jìn)型CLOR槳尖旋翼氣動(dòng)特性試驗(yàn)研究及數(shù)值分析[J]. 王博,招啟軍,趙國(guó)慶,徐國(guó)華.  航空學(xué)報(bào). 2013(02)
[3]基于Navier-Stokes方程/自由尾跡/全位勢(shì)方程的旋翼流場(chǎng)模擬混合方法[J]. 招啟軍,徐國(guó)華.  空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào). 2006(01)
[4]基于運(yùn)動(dòng)嵌套網(wǎng)格的前飛旋翼繞流N-S方程數(shù)值計(jì)算[J]. 楊愛(ài)明,喬志德.  航空學(xué)報(bào). 2001(05)
[5]直升機(jī)旋翼空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展[J]. 王適存,徐國(guó)華.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2001(03)
[6]預(yù)測(cè)直升機(jī)旋翼氣動(dòng)噪聲的新方法[J]. 王立群,符松,宋文萍.  工程力學(xué). 2000(02)
[7]旋翼定常流場(chǎng)的歐拉方程計(jì)算[J]. 王立群,喬志德,張茹.  計(jì)算物理. 1997(06)
[8]升力螺旋槳在槳盤上的誘導(dǎo)速度分布[J]. 王適存.  力學(xué)學(xué)報(bào). 1964(03)

博士論文
[1]基于CFD方法的先進(jìn)旋翼氣動(dòng)特性數(shù)值模擬及優(yōu)化研究[D]. 王博.南京航空航天大學(xué) 2012
[2]直升機(jī)旋翼氣動(dòng)噪聲的計(jì)算及降噪方法研究[D]. 王陽(yáng).南京航空航天大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3646242