基于自適應網格方法的傾轉旋翼流場數值模擬.pdf

1、懸停狀態(tài)旋翼/機翼干擾流場的高精度數值模擬對準確預估傾轉旋翼飛行器旋翼氣動性能具有十分重要的意義,開展該干擾流場的高精度模擬一直是直升機空氣動力學領域的研究熱點和難點之一。旨在提高傾轉旋翼/機翼干擾流場及旋翼槳尖渦的模擬精度,本文提出了一種多塊自適應網格算法,并有效地用于傾轉旋翼流場的數值求解分析。利用Caradonna-Tung實驗旋翼與UH-60A旋翼等多組算例進行了方法驗證,并在此基礎上研究了不同結構參數對傾轉旋翼飛行器旋翼/機翼

2、干擾流場的影響特性。具體研究內容如下:
　　第一章,著重介紹了傾轉旋翼飛行器研究的必要性,分析了傾轉旋翼飛行器的特點以及CFD技術在直升機以及傾轉旋翼飛行器流場數值模擬的發(fā)展歷程,并表明利用自適應網格技術對于提高傾轉旋翼流場計算精度及提高計算資源利用率的重要性。
　　第二章,考慮到傾轉旋翼/機翼干擾狀態(tài)下的槳葉運動特性,結合現有的網格生成方法,建立了二維傾轉旋翼翼型網格生成的方法,并提出了一套自動化程度較高的適合于傾轉旋翼/

3、機翼干擾流場模擬的三維槳葉網格生成方法,同時給出了利用該方法生成的相應網格實例。
　　第三章,建立了一套適合傾轉旋翼非定常流場模擬的CFD方法。主控方程為Navier-Stokes方程,空間離散采用三階 Roe-MUSCL計算格式,時間離散采用顯式五步 Runge-Kutta迭代,并引入二、四階混合差分組成的人工粘性項來避免激波和非物理振蕩出現及中心差分格式引起的奇偶失聯,湍流模型采用Baldwin-Lomax模型。采用雙時間法推

4、進方式來模擬傾轉旋翼/機翼的非定常干擾流場,并編制了相應的運動嵌套網格程序及流場分析代碼,同時通過多組算例驗證了該代碼的有效性。
　　第四章,為了提高傾轉旋翼流場計算精度,提出了一種多塊自適應網格算法。利用該方法計算了懸停狀態(tài)下Caradonna-Tung實驗旋翼與UH-60A直升機旋翼的流場及槳尖渦特征。為研究傾轉旋翼/機翼結構設計參數變化對其干擾流場的拉力分布、壓強系數分布、干擾渦流場變化等的影響特性,設計了一套旋翼加機翼模型