準(zhǔn)確預(yù)估旋翼載荷是直升機減振設(shè)計的基礎(chǔ),本文基于CFD/CSD松耦合方法對旋翼氣動載荷和振動載荷進行預(yù)估,具有重要的理論與工程實用價值。本文主要針對旋翼CFD/CSD松耦合方法中的關(guān)鍵問題開展研究,主要工作包括:1)建立了基于旋翼中等變形梁氣彈綜合分析模型的CFD/CSD主控平臺和松耦合流程,并以此建立了CFD/CSD松耦合的全機配平與增量迭代分析方法。耦合過程分為內(nèi)外兩層循環(huán):外層循環(huán)通過解析配平方法啟動計算并獲得初始操縱量及旋翼姿態(tài),內(nèi)層循環(huán)通過旋翼空間有限元和時間有限元方法求解槳葉穩(wěn)態(tài)周期解。將內(nèi)層循環(huán)獲得的旋翼力代入平衡方程組經(jīng)過牛頓迭代尋求新的配平量,并將收斂的配平量和響應(yīng)傳遞給CFD模塊進行旋翼流場及氣動載荷計算,回代的CFD氣動力以增量的形式參與旋翼氣彈耦合與配平的迭代。2)建立了基于OverCFD軟件的CFD求解流程,并以此建立了可實現(xiàn)復(fù)雜運動關(guān)系的旋翼槳葉結(jié)構(gòu)化嵌套網(wǎng)格系統(tǒng),通過網(wǎng)格自適應(yīng)參數(shù)細化或粗化旋翼近體網(wǎng)格和笛卡爾背景網(wǎng)格。在網(wǎng)格驅(qū)動中,槳葉的剛體運動通過組件及其重疊網(wǎng)格的運動來實現(xiàn),組件及其網(wǎng)格運動位置更新后,需要重新進行網(wǎng)格挖洞和插值處理;而槳葉彈性變形則... 

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋表
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
        1.2.1 旋翼空氣動力學(xué)
        1.2.2 旋翼結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型
        1.2.3 旋翼CFD/CSD耦合分析
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第二章 旋翼氣彈綜合分析模型
    2.1 引言
    2.2 旋翼結(jié)構(gòu)模型
        2.2.1 坐標(biāo)系定義及彈性槳葉任意一點運動描述
        2.2.2 旋翼槳葉氣動載荷
        2.2.3 旋翼槳葉運動方程
    2.3 旋翼槳葉有限元模型
        2.3.1 空間有限元法
        2.3.2 旋翼槳葉固有模態(tài)計算
        2.3.3 旋翼槳葉動響應(yīng)計算
    2.4 CSD模型算例驗證
    2.5 本章小結(jié)
第三章 旋翼流場CFD建模
    3.1 引言
    3.2 計算流體力學(xué)的基本原理
        3.2.1 控制方程
        3.2.2 邊界條件
        3.2.3 湍流模型
    3.3 嵌套網(wǎng)格技術(shù)
        3.3.1 網(wǎng)格挖洞
        3.3.2 邊界點插值
        3.3.3 網(wǎng)格自適應(yīng)方法
    3.4 旋翼網(wǎng)格建立
        3.4.1 旋翼槳葉貼體網(wǎng)格
        3.4.2 旋翼系統(tǒng)背景網(wǎng)格
        3.4.3 旋翼網(wǎng)格運動與變形
    3.5 算例驗證
    3.6 本章小結(jié)
第四章 全機配平及旋翼CFD/CSD松耦合策略
    4.1 引言
    4.2 配平方法
        4.2.1 解析配平
        4.2.2 非定常氣動模型
        4.2.3 槳盤誘導(dǎo)速度
        4.2.4 全機配平及松耦合方法
    4.3 算例驗證
        4.3.1 SA349/2 直升機參數(shù)
        4.3.2 SA349/2 耦合計算
        4.3.3 SA349/2 直升機μ=0.14 和μ=0.36 狀態(tài)的尾跡渦計算
    4.4 本章小結(jié)
第五章 基于旋翼CFD/CSD松耦合方法的振動載荷預(yù)估
    5.1 引言
    5.2 槳葉剖面振動載荷計算
        5.2.1 槳葉揮舞和擺振方向剪力和彎矩
        5.2.2 槳葉扭轉(zhuǎn)方向的扭轉(zhuǎn)扭矩
    5.3 SA349/2 低速前飛狀態(tài)旋翼振動載荷求解
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
附錄
    附錄 A:SA349/2 直升機氣動載荷
    附錄 B:SA349/2 低速穩(wěn)態(tài)前飛狀態(tài)壓力系數(shù)對比


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于非慣性系的懸停狀態(tài)旋翼CFD/CSD耦合氣動分析[J]. 肖宇,徐國華,招啟軍.  空氣動力學(xué)學(xué)報. 2014(05)
[2]無軸承旋翼/減擺器的氣動彈性力學(xué)研究[J]. 胡新宇,韓景龍.  中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2008(04)
[3]計入槳葉運動的旋翼CFD網(wǎng)格設(shè)計技術(shù)[J]. 招啟軍,徐國華.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2004(03)
[4]直升機后掠槳尖旋翼氣彈穩(wěn)定性研究[J]. 楊衛(wèi)東,鄧景輝.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2003(03)
[5]直升機旋翼槳葉截面剛度的有限元計算[J]. 向錦武,張曉谷,趙翔.  航空動力學(xué)報. 1998(02)
[6]前飛狀態(tài)直升機旋翼的自由尾跡計算[J]. 徐國華,王適存.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報. 1997(06)

博士論文
[1]直升機復(fù)合材料槳葉動力學(xué)減振優(yōu)化設(shè)計研究[D]. 陳琨.南京航空航天大學(xué) 2014
[2]基于CFD/CSD耦合的旋翼氣動彈性數(shù)值模擬[D]. 陳龍.南京航空航天大學(xué) 2011
[3]新型槳尖彈性旋翼氣動特性的Navier-Stokes方程數(shù)值模擬[D]. 徐廣.南京航空航天大學(xué) 2010
[4]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]. 王海.南京航空航天大學(xué) 2010

碩士論文
[1]直升機穩(wěn)態(tài)飛行狀態(tài)旋翼振動載荷的CFD/CSD耦合分析方法[D]. 黃道博.南京航空航天大學(xué) 2016
[2]基于CFD/CSD耦合的旋翼振動載荷預(yù)估方法研究[D]. 李建東.南京航空航天大學(xué) 2015
[3]基于全本征方程的無鉸式旋翼氣動彈性分析方法[D]. 王博.南京航空航天大學(xué) 2015
[4]先進幾何外形復(fù)合材料旋翼槳葉彈性剪裁方法研究[D]. 殷啟波.南京航空航天大學(xué) 2014
[5]復(fù)合材料旋翼槳葉參數(shù)化建模與減振優(yōu)化方法研究[D]. 曹冬冬.南京航空航天大學(xué) 2013
[6]旋翼振動載荷計算與分析[D]. 孫韜.南京航空航天大學(xué) 2010



本文編號：3712772