本文關(guān)鍵詞：低雷諾數(shù)旋翼槳葉設(shè)計(jì)與數(shù)值仿真分析

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【摘要】：近年來(lái),電動(dòng)多旋翼無(wú)人飛行器在民用低空拍攝,軍用偵查等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。旋翼是旋翼飛行器的主要升力部件,旋翼槳葉在旋轉(zhuǎn)時(shí)與周?chē)諝庀嗷プ饔?產(chǎn)生旋翼軸向拉力。由于電機(jī)轉(zhuǎn)速,電池容量、有效載荷、結(jié)構(gòu)布局以及控制系統(tǒng)等因素的限制,槳葉結(jié)構(gòu)采用幾何定距,弦長(zhǎng)為非線(xiàn)性分布。效率值是衡量槳葉性能的重要指標(biāo),是設(shè)計(jì)螺旋槳幾何結(jié)構(gòu)的主要目的。旋翼垂直飛行主要包括懸停,上升,下降三種狀態(tài);動(dòng)量、葉素理論、渦流理論是設(shè)計(jì)與計(jì)算槳葉氣動(dòng)性能的理論基礎(chǔ)。本文主要研究與設(shè)計(jì)旋翼在垂直勻速上升及懸停狀態(tài)飛行時(shí),能夠與載荷、功率等相關(guān)參數(shù)相匹配的高效率槳葉幾何結(jié)構(gòu)。雷諾數(shù)是決定翼型氣動(dòng)性能的重要參數(shù),是流體慣性力與粘性力比值的量度,其值在葉素中的變化范圍為5410~10,屬于低雷諾數(shù)范圍,考慮到粘性的作用,借助XFOIL軟件進(jìn)行翼型的氣動(dòng)參數(shù)計(jì)算,并嵌入到MATLAB編制的總程序中。另外,利用自由尾跡法建立起針對(duì)懸停飛行狀態(tài)時(shí)的槳葉氣動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案,在CFD相關(guān)理論知識(shí)及運(yùn)用FLUENT軟件的基礎(chǔ)上,歸納總結(jié)出一套關(guān)于螺旋槳及翼型的數(shù)值計(jì)算流程,為設(shè)計(jì)與分析提供有力的支持。
【關(guān)鍵詞】：螺旋槳 片條理論 自由尾跡 MATLAB XFOIL
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V275.1
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-14
• 1.1 國(guó)內(nèi)外研究11-12
• 1.2 本文研究?jī)?nèi)容12-14
• 1.2.1 槳葉氣動(dòng)設(shè)計(jì)12-13
• 1.2.2 數(shù)值仿真分析13-14
• 第二章 低雷諾數(shù)旋翼氣動(dòng)理論與計(jì)算14-26
• 2.1 動(dòng)量理論14-16
• 2.2 葉素理論16-21
• 2.2.1 葉素理論簡(jiǎn)述16-18
• 2.2.2 翼型18-19
• 2.2.3 氣動(dòng)粘性19-21
• 2.3 渦流理論21-22
• 2.3.1 儒氏旋翼渦系與片條理論21
• 2.3.2 螺旋槳優(yōu)化設(shè)計(jì)21-22
• 2.4 槳葉性能測(cè)試22-23
• 2.5 編程計(jì)算與結(jié)果分析23-26
• 2.5.1 計(jì)入粘性的動(dòng)量葉素法計(jì)算23-24
• 2.5.2 片條理論計(jì)算24-26
• 第三章 自由渦系模型與槳葉氣動(dòng)性能計(jì)算26-37
• 3.1 引言26
• 3.2 自由渦系模型26-33
• 3.2.1 渦動(dòng)力方程與槳葉附著渦布置27-29
• 3.2.2 近尾跡單元求解域離散29-31
• 3.2.3 槳尖渦模型與遠(yuǎn)尾跡模型31-33
• 3.3 槳葉附著環(huán)量計(jì)算與分析33-37
• 第四章 低雷諾數(shù)旋翼幾何定距槳葉設(shè)計(jì)方法研究37-53
• 4.1 引言37
• 4.2 理論模型分析37-42
• 4.2.1 垂直勻速上升狀態(tài)37-39
• 4.2.2 均勻入流的懸停狀態(tài)39-40
• 4.2.3 非均勻入流的懸停狀態(tài)40-42
• 4.3 計(jì)算程序的設(shè)計(jì)42-48
• 4.3.1 迭代條件的分析43-45
• 4.3.2 迭代條件與流程的確定45-48
• 4.4 設(shè)計(jì)程序的計(jì)算結(jié)果與分析48-53
• 第五章 旋翼CFD理論基礎(chǔ)與數(shù)值仿真分析53-68
• 5.1 引言53-54
• 5.2 控制方程54-56
• 5.2.1 粘性流動(dòng)N-S方程55
• 5.2.2 湍流控制方程55-56
• 5.2.3 控制方程離散方法與邊界條件56
• 5.3 網(wǎng)格劃分技術(shù)56-57
• 5.4 流場(chǎng)求解計(jì)算57-58
• 5.5 數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析58-63
• 5.5.1 翼型58-59
• 5.5.2 計(jì)算結(jié)果與分析59-63
• 5.6 槳葉槳尖63-64
• 5.7 槳葉64-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士期間發(fā)表（含錄用）的學(xué)術(shù)論文74

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 項(xiàng)松;王吉;張利國(guó);佟勝喜;吳江;劉遠(yuǎn)強(qiáng);;一種高效率螺旋槳設(shè)計(jì)方法[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2015年01期

2 鐘伯文，喬志德;螺旋槳性能計(jì)算的升力線(xiàn)與升力面方法[J];推進(jìn)技術(shù);1994年05期

3 陳澤民 ,潘杰元;一種計(jì)算螺旋槳性能的高效升力線(xiàn)法[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);1991年04期

4 喬志德,李洪軍;低速粘性流動(dòng)中翼型的氣動(dòng)特性計(jì)算[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);1986年03期

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本文編號(hào)：931489