準(zhǔn)確預(yù)估旋翼載荷是直升機(jī)減振設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),本文基于CFD/CSD松耦合方法對(duì)旋翼氣動(dòng)載荷和振動(dòng)載荷進(jìn)行預(yù)估,具有重要的理論與工程實(shí)用價(jià)值。本文主要針對(duì)旋翼CFD/CSD松耦合方法中的關(guān)鍵問(wèn)題開(kāi)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(tái)和松耦合流程,并以此建立了CFD/CSD松耦合的全機(jī)配平與增量迭代分析方法。耦合過(guò)程分為內(nèi)外兩層循環(huán):外層循環(huán)通過(guò)解析配平方法啟動(dòng)計(jì)算并獲得初始操縱量及旋翼姿態(tài),內(nèi)層循環(huán)通過(guò)旋翼空間有限元和時(shí)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(guò)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(jìn)行旋翼流場(chǎng)及氣動(dòng)載荷計(jì)算,回代的CFD氣動(dòng)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(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)關(guān)系的旋翼槳葉結(jié)構(gòu)化嵌套網(wǎng)格系統(tǒng),通過(guò)網(wǎng)格自適應(yīng)參數(shù)細(xì)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(dòng)中,槳葉的剛體運(yùn)動(dòng)通過(guò)組件及其重疊網(wǎng)格的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn),組件及其網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)位置更新后,需要重新進(jìn)行網(wǎng)格挖洞和插值處理;而槳葉彈性變形則... 

【文章頁(yè)數(shù)】：109 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
        1.2.1 旋翼空氣動(dòng)力學(xué)
        1.2.2 旋翼結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型
        1.2.3 旋翼CFD/CSD耦合分析
    1.3 本文主要研究?jī)?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(diǎn)運(yùn)動(dòng)描述
        2.2.2 旋翼槳葉氣動(dòng)載荷
        2.2.3 旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)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(jì)算
        2.3.3 旋翼槳葉動(dòng)響應(yīng)計(jì)算
    2.4 CSD模型算例驗(yàn)證
    2.5 本章小結(jié)
第三章 旋翼流場(chǎng)CFD建模
    3.1 引言
    3.2 計(jì)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(diǎn)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(yùn)動(dòng)與變形
    3.5 算例驗(yàn)證
    3.6 本章小結(jié)
第四章 全機(jī)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(dòng)模型
        4.2.3 槳盤誘導(dǎo)速度
        4.2.4 全機(jī)配平及松耦合方法
    4.3 算例驗(yàn)證
        4.3.1 SA349/2 直升機(jī)參數(shù)
        4.3.2 SA349/2 耦合計(jì)算
        4.3.3 SA349/2 直升機(jī)μ=0.14 和μ=0.36 狀態(tài)的尾跡渦計(jì)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(dòng)載荷預(yù)估
    5.1 引言
    5.2 槳葉剖面振動(dòng)載荷計(jì)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(dòng)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(xiàn)
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(jī)氣動(dòng)載荷
    附錄 B:SA349/2 低速穩(wěn)態(tài)前飛狀態(tài)壓力系數(shù)對(duì)比


【參考文獻(xiàn)】：
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(dòng)分析[J]. 肖宇,徐國(guó)華,招啟軍.  空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào). 2014(05)
[2]無(wú)軸承旋翼/減擺器的氣動(dòng)彈性力學(xué)研究[J]. 胡新宇,韓景龍.  中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(04)
[3]計(jì)入槳葉運(yùn)動(dòng)的旋翼CFD網(wǎng)格設(shè)計(jì)技術(shù)[J]. 招啟軍,徐國(guó)華.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2004(03)
[4]直升機(jī)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(bào). 2003(03)
[5]直升機(jī)旋翼槳葉截面剛度的有限元計(jì)算[J]. 向錦武,張曉谷,趙翔.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 1998(02)
[6]前飛狀態(tài)直升機(jī)旋翼的自由尾跡計(jì)算[J]. 徐國(guó)華,王適存.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 1997(06)

博士論文
[1]直升機(jī)復(fù)合材料槳葉動(dòng)力學(xué)減振優(yōu)化設(shè)計(jì)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(dòng)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(dòng)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(jì)入槳葉結(jié)構(gòu)彈性的新型槳尖旋翼流場(chǎng)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(jī)穩(wěn)態(tài)飛行狀態(tài)旋翼振動(dòng)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(dòng)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(wú)鉸式旋翼氣動(dòng)彈性分析方法[D]. 王博.南京航空航天大學(xué) 2015
[4]先進(jìn)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(dòng)載荷計(jì)算與分析[D]. 孫韜.南京航空航天大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3712772