發(fā)布時間：2024-04-20 01:29

　　為了研究直升機(jī)發(fā)生沙盲時沙塵云在懸停流場中的狀態(tài)和分布規(guī)律,采用基于雷諾平均Navier-Stokes方程和Menter剪切應(yīng)力輸運(SST)k-ω湍流模型的數(shù)值模型,通過應(yīng)用程序編程接口耦合基于Hertz-Mindlin(No Slip)碰撞接觸模型的離散元模型,并基于"多球法"構(gòu)建了更加真實的非球形沙塵顆粒,計算了沙塵顆粒在流場中的運動和分布狀態(tài)。與可得到的試驗結(jié)果進(jìn)行對比,驗證了數(shù)值方法的有效性,并進(jìn)行了地效狀態(tài)旋翼拉力系數(shù)、槳尖渦位置以及沙塵云形成的宏觀輪廓圖的計算。應(yīng)用所建立的方法,對不同懸停高度的直升機(jī)地效流場進(jìn)行了計算,給出了流場的渦量以及速度云圖,著重對比了不同懸停高度下沙塵云中沙塵顆粒速度和分布情況,分析了地效流場對沙塵顆粒狀態(tài)的影響及沙塵云的形成機(jī)理,并計算出了沙塵云宏觀分布圖。結(jié)果表明:流場中大部分沙塵顆粒只能在地表隨流場擴(kuò)散而并不能形成沙塵云;沙塵云中外層空間的沙塵濃度比內(nèi)層高;位于槳盤平面下層區(qū)域的沙塵顆粒以徑向運動為主,切向速度較小,而位于槳盤平面上層的沙塵顆粒速度方向各異,速度大小接近。

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【部分圖文】：

圖2重疊網(wǎng)格系統(tǒng)

為了分析沙塵云中沙塵顆粒的運動狀態(tài)，對計算域按圖3所示的方式共劃分出8塊長方體區(qū)域，其中，區(qū)域1、區(qū)域5、區(qū)域3和區(qū)域7這4個矩形區(qū)域位于槳盤平面下方，旋轉(zhuǎn)軸周向間隔均為90°，長寬高分別為6.67R、1.5c和1H(H為懸停高度），區(qū)域1位于機(jī)頭正前方；區(qū)域2、區(qū)域6、區(qū)域4....

圖3區(qū)域劃分

圖2重疊網(wǎng)格系統(tǒng)圖4上、下層區(qū)域劃分

圖4上、下層區(qū)域劃分

圖3區(qū)域劃分1.3DEM求解器和沙塵顆粒物理模型

圖5流場和離散相之間通過API傳遞數(shù)據(jù)的過程[22]

由于沙塵顆粒在整個流場計算域的體積分?jǐn)?shù)（VolumeFraction）小于10-6，這意味著流場能夠?qū)ι硥m顆粒的運動產(chǎn)生影響，而反過來，沙塵顆粒幾乎不對流場產(chǎn)生影響，因而可以通過API(ApplicationProgrammingInterface）采用單向的Lagrang....

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