針對螺旋槳?dú)鈩?dòng)與噪聲多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題,采用基于非均勻有理B樣條的自由曲面變形方法對全槳葉進(jìn)行三維幾何變形。為節(jié)省優(yōu)化計(jì)算成本,將RANS方法和Hanson模型相結(jié)合預(yù)測純音噪聲,其預(yù)測精度與耦合URANS方法的FW-H方程相當(dāng)。在此基礎(chǔ)上,采用Kriging代理模型與非支配關(guān)系排序遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化搜索,建立了螺旋槳?dú)鈩?dòng)與噪聲多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)框架。采用該框架對某民航客機(jī)螺旋槳進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),優(yōu)化以葉片不同展向站位的翼型扭轉(zhuǎn)角和弦長作為設(shè)計(jì)變量。相比基礎(chǔ)槳葉,在功率不增加的情形下,巡航構(gòu)型風(fēng)洞試驗(yàn)狀態(tài)的軸向監(jiān)測點(diǎn)噪聲值最大下降約0.25 dB,在功率略有增加的情形下,噪聲降低約1 dB。 

【文章來源】：西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,38(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

變形后葉片與初始葉片對比

優(yōu)化選用的初始構(gòu)型為某客機(jī)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?螺旋槳直徑D為0.737 m,為真實(shí)模型的1/6,如圖1所示。為了實(shí)現(xiàn)變形,布置了由8個(gè)與葉尖端面平行的截面組成的控制框。從葉根到葉尖,8個(gè)截面分別位于r/R=0.225,0.315,0.45,0.586,0.721,0.811,0.901和1.0的展向位置處。設(shè)計(jì)的控制框如圖2所示。圖2 包含初始葉片的控制框

圖1 初始螺旋槳在葉片變形過程中,中間6個(gè)截面分別以當(dāng)?shù)匾硇拖揖�中點(diǎn)為中心沿弦線方向放縮,和以中心在螺旋槳旋轉(zhuǎn)軸上投影點(diǎn)與中心的連線為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。優(yōu)化共有12個(gè)設(shè)計(jì)變量,即為各個(gè)截面的放縮因子和扭轉(zhuǎn)角。為了驗(yàn)證方法的可行性,隨機(jī)生成設(shè)計(jì)變量數(shù)值,對控制框和葉片進(jìn)行擾動(dòng)。圖3為變形前后控制框的對比圖,實(shí)線和球體表示初始控制框的邊線和節(jié)點(diǎn),虛線和八面體表示變形后控制框幾何。圖4為變形前后葉片的幾何對比圖,圖4a)為初始葉片,圖4b)為變形后葉片。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于CFD方法的傾轉(zhuǎn)旋翼/螺旋槳?dú)鈩?dòng)優(yōu)化分析[J]. 招啟軍,蔣霜,李鵬,王博,張航.  空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào). 2017(04)
[2]低HSI噪聲旋翼槳尖外形優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[J]. 朱正,招啟軍.  航空學(xué)報(bào). 2015(05)
[3]考慮螺旋槳滑流影響的機(jī)翼氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 徐家寬,白俊強(qiáng),黃江濤,喬磊,董建鴻,雷武濤.  航空學(xué)報(bào). 2014(11)
[4]懸停狀態(tài)直升機(jī)槳葉扭轉(zhuǎn)分布的優(yōu)化數(shù)值計(jì)算[J]. 王博,招啟軍,徐國華.  航空學(xué)報(bào). 2012(07)
[5]旋翼槳尖氣動(dòng)/降噪綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J]. 郭旺柳,宋文萍,許建華,許瑞飛.  西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(01)



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