直升機著艦流場復雜多變,嚴重影響著旋翼的氣動環(huán)境,進而影響直升機著艦安全。本文基于計算流體力學(Computational fluid dynamics,CFD)技術建立了一個直升機動態(tài)著艦的數值模擬方法,并以此研究直升機著艦過程中的氣動載荷變化。該方法以N-S方程作為控制方程,并選取k-ω湍流模型來提高對渦流場的捕捉精度,采用動量源方法模擬旋翼。應用所建立的方法,著重分析了直升機側弦進場、垂直降落過程中的耦合流場特征和氣動載荷變化。結果表明:直升機側弦進場時旋翼會與甲板舷渦以及艦船艉部的渦回流區(qū)發(fā)生較強的渦干擾,導致拉力顯著降低,在艦面效應的影響下易產生一個附加的滾轉力矩,影響直升機姿態(tài)穩(wěn)定;垂直降落時在上述干擾的綜合作用下,旋翼拉力呈現出先減小、后增大的特點,各氣動載荷在接近甲板時會出現劇烈的波動,加大了著艦風險。

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【部分圖文】：

圖1孤立艦船流場網格劃分

圖1給出了孤立艦船的網格示意圖，同時為了保證艦船周圍流場的計算精度，對艦船周圍區(qū)域以及飛行甲板上方進行局部網格加密設置。圖2是以作用盤代替旋翼的網格劃分示意圖。圖2孤立旋翼網格劃分示意圖

圖2孤立旋翼網格劃分示意圖

圖1孤立艦船流場網格劃分2算例驗證

圖3與機庫等高度處甲板上方各流向速度分布計算與試驗結果的比較

假設艦船靜止不動，氣流正向流過船體（風向角為0°），設置來流速度為20m/s。圖3為本文CFD計算的飛行甲板上方空間直線上的速度分布曲線與文獻數據[14]的對比結果。該直線位于飛行甲板縱向對稱平面內，與機庫頂端等高。橫軸為y向坐標與飛行甲板寬度b的比值，縱軸為各速度分量與來流速....

圖4不同截面處沿來流速度方向速度云圖計算與試驗結果的比較

為了清晰地顯示出孤立艦船流場的速度空間分布，將在甲板上方設置4個截面，且截面距離機庫門的距離分別為甲板長度的25%,50%,75%和100%。圖4為這4個截面處的縱向來流速度分量的計算結果與風洞試驗結果[15]的對比圖，圖中縱坐標為縱向來流速度分量u與相對來流速度U[i]的無因次....

本文編號：3921445