旋翼軸距對(duì)下洗氣流的聚合流動(dòng)有重要影響。依據(jù)下洗氣流形成過程,研究下洗氣流與渦團(tuán)擠壓效果和渦干涉下洗氣流低壓聚合效應(yīng),并定義了旋翼下洗氣流聚合度。采用Realizable k-ε湍流模型與滑移網(wǎng)格計(jì)算方法,并進(jìn)行風(fēng)速試驗(yàn)驗(yàn)證,探究多旋翼下洗氣流間的聚合流動(dòng)特性并分析下洗氣流在不同聚合程度下的抗風(fēng)擾能力。結(jié)果表明:多旋翼間隙內(nèi)近地渦團(tuán)的壓縮是下洗氣流間發(fā)生聚合現(xiàn)象的關(guān)鍵特征,下洗氣流聚合現(xiàn)象使下游氣流速度分布更加均勻,提高氣流流動(dòng)的穩(wěn)定性。懸停狀態(tài)下,旋翼距徑比為1.1至1.4范圍時(shí),旋翼距徑比越高,聚合程度越低。氣流聚合現(xiàn)象有利于抵抗前飛來(lái)流的干擾,但前飛速度超出某一臨界值時(shí),下洗氣流向下的流動(dòng)形態(tài)被破壞,聚合現(xiàn)象對(duì)來(lái)流風(fēng)擾的抵抗作用被削弱。 

【文章來(lái)源】：機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2019,38(12)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

下洗氣流形成示意圖

機(jī)械科學(xué)與技術(shù)第38卷http://journals．nwpu．edu．cn/局部的空間限制，渦團(tuán)間相互擠壓并產(chǎn)生初步干涉。圖2下洗氣流與渦團(tuán)擠壓效果渦干涉下洗氣流低壓聚合效應(yīng)，如圖3所示。旋翼軸距減小后，兩側(cè)下洗氣流對(duì)旋翼間隙中近地渦產(chǎn)生壓迫，渦團(tuán)間的干涉作用加劇，逐漸被分割、并壓縮至間隙空間的上下兩端。渦團(tuán)位置改變使旋翼間隙內(nèi)流速增大，則間隙內(nèi)氣流壓強(qiáng)較外側(cè)氣流壓強(qiáng)更小。在外側(cè)高壓作用下，兩側(cè)下洗氣流向內(nèi)彎折產(chǎn)生聚合，即在下洗氣流間相互誘導(dǎo)和近地渦相互干涉的共同作用下產(chǎn)生下洗氣流聚合效應(yīng)。圖3渦干涉下洗氣流低壓聚合效應(yīng)下洗氣流聚合過程中，旋翼間隙氣流受下洗氣流誘導(dǎo)存在一定速度。如圖3，旋翼軸間中垂線上的點(diǎn)到兩側(cè)下洗氣流垂直距離均相等，可認(rèn)為該點(diǎn)處受兩側(cè)下洗氣流影響程度相同。設(shè)O點(diǎn)為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，過O點(diǎn)的等高線上存在向下流動(dòng)的最大速度Vmax，點(diǎn)O處的速度為VO，則點(diǎn)O受下洗氣流誘導(dǎo)而產(chǎn)生的速度增率η可以表示為η=|VO－Vmax||Vmax|(1)式中:Vmax為O點(diǎn)等高線上的峰值速度，m/s;VO為點(diǎn)O的速度，m/s。不同軸距旋翼間下洗氣流聚合度μ可以表示為μ=A·dη·h(2)式中:d為旋翼的直徑，m;h為相鄰旋翼間的軸距，m;A為放大系數(shù);η為速度增率。下洗氣流聚合臨界狀態(tài)為VO=0，代入式(1)和(2)可知臨界聚合度μo，則下洗氣流聚合程度可以表示為Δμ=μ－μo(3)式中:μ為聚合度;μo為臨界聚合度。2計(jì)算模型2．1幾何模型以小型四旋翼飛行器為對(duì)象，對(duì)植保無(wú)人機(jī)施藥區(qū)域的流?

機(jī)械科學(xué)與技術(shù)第38卷http://journals．nwpu．edu．cn/局部的空間限制，渦團(tuán)間相互擠壓并產(chǎn)生初步干涉。圖2下洗氣流與渦團(tuán)擠壓效果渦干涉下洗氣流低壓聚合效應(yīng)，如圖3所示。旋翼軸距減小后，兩側(cè)下洗氣流對(duì)旋翼間隙中近地渦產(chǎn)生壓迫，渦團(tuán)間的干涉作用加劇，逐漸被分割、并壓縮至間隙空間的上下兩端。渦團(tuán)位置改變使旋翼間隙內(nèi)流速增大，則間隙內(nèi)氣流壓強(qiáng)較外側(cè)氣流壓強(qiáng)更小。在外側(cè)高壓作用下，兩側(cè)下洗氣流向內(nèi)彎折產(chǎn)生聚合，即在下洗氣流間相互誘導(dǎo)和近地渦相互干涉的共同作用下產(chǎn)生下洗氣流聚合效應(yīng)。圖3渦干涉下洗氣流低壓聚合效應(yīng)下洗氣流聚合過程中，旋翼間隙氣流受下洗氣流誘導(dǎo)存在一定速度。如圖3，旋翼軸間中垂線上的點(diǎn)到兩側(cè)下洗氣流垂直距離均相等，可認(rèn)為該點(diǎn)處受兩側(cè)下洗氣流影響程度相同。設(shè)O點(diǎn)為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，過O點(diǎn)的等高線上存在向下流動(dòng)的最大速度Vmax，點(diǎn)O處的速度為VO，則點(diǎn)O受下洗氣流誘導(dǎo)而產(chǎn)生的速度增率η可以表示為η=|VO－Vmax||Vmax|(1)式中:Vmax為O點(diǎn)等高線上的峰值速度，m/s;VO為點(diǎn)O的速度，m/s。不同軸距旋翼間下洗氣流聚合度μ可以表示為μ=A·dη·h(2)式中:d為旋翼的直徑，m;h為相鄰旋翼間的軸距，m;A為放大系數(shù);η為速度增率。下洗氣流聚合臨界狀態(tài)為VO=0，代入式(1)和(2)可知臨界聚合度μo，則下洗氣流聚合程度可以表示為Δμ=μ－μo(3)式中:μ為聚合度;μo為臨界聚合度。2計(jì)算模型2．1幾何模型以小型四旋翼飛行器為對(duì)象，對(duì)植保無(wú)人機(jī)施藥區(qū)域的流?


本文編號(hào)：3213754