航空学报
航空學報
항공학보
ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA
2014年
9期
2426-2437
,共12页
旋翼%气动弹性载荷%新型桨尖%计算流体力学%计算结构动力学%松耦合
鏇翼%氣動彈性載荷%新型槳尖%計算流體力學%計算結構動力學%鬆耦閤
선익%기동탄성재하%신형장첨%계산류체역학%계산결구동역학%송우합
rotor%aeroelastic load%advanced blade-tip%computational fluid dynamics%computational structural dynamics%loose coupling0
为提高旋翼非定常气动弹性载荷的分析精度,在刚性旋翼计算流体力学(CFD)方法中引入计算结构动力学(CSD)方法,建立了一套适合于新型桨尖旋翼气动弹性载荷分析的CFD/CSD耦合方法.旋翼流场分析采用Navier-Stokes/Euler方程作为控制方程,围绕旋翼生成运动嵌套网格.在流场求解中,采用双时间法推进,通量计算采用Jame-son中心格式,并采用B-L(Baldwin-Lomax)湍流模型.基于Hamilton变分原理和中等变形梁理论开展桨叶弹性运动变形分析,并发展了一套具有任意转角梁单元的新方法以提高新型桨尖旋翼的动力学分析精度.采用基于代数变换方法的网格变形策略,建立了一套CFD/CSD松耦合方法,桨叶运动变形和旋翼气动力信息通过流固交接面传递.首先分别对CSD和CFD模块进行了验证,然后计算了UH-60A旋翼在高速前飞状态下的气动弹性载荷,并与试验值进行了对比,最后重点对旋翼桨尖形状进行了参数分析.计算结果表明,相比于升力线理论和刚性旋翼CFD方法,CFD/CSD耦合方法可以显著提高旋翼非定常气动弹性载荷的分析精度,并能更准确地反映新型桨尖旋翼的气动弹性耦合效应;同时采用后掠桨尖在桨叶前行侧30°～90°方位角范围可以显著降低激波强度,有利于改善旋翼的气动特性.
為提高鏇翼非定常氣動彈性載荷的分析精度,在剛性鏇翼計算流體力學(CFD)方法中引入計算結構動力學(CSD)方法,建立瞭一套適閤于新型槳尖鏇翼氣動彈性載荷分析的CFD/CSD耦閤方法.鏇翼流場分析採用Navier-Stokes/Euler方程作為控製方程,圍繞鏇翼生成運動嵌套網格.在流場求解中,採用雙時間法推進,通量計算採用Jame-son中心格式,併採用B-L(Baldwin-Lomax)湍流模型.基于Hamilton變分原理和中等變形樑理論開展槳葉彈性運動變形分析,併髮展瞭一套具有任意轉角樑單元的新方法以提高新型槳尖鏇翼的動力學分析精度.採用基于代數變換方法的網格變形策略,建立瞭一套CFD/CSD鬆耦閤方法,槳葉運動變形和鏇翼氣動力信息通過流固交接麵傳遞.首先分彆對CSD和CFD模塊進行瞭驗證,然後計算瞭UH-60A鏇翼在高速前飛狀態下的氣動彈性載荷,併與試驗值進行瞭對比,最後重點對鏇翼槳尖形狀進行瞭參數分析.計算結果錶明,相比于升力線理論和剛性鏇翼CFD方法,CFD/CSD耦閤方法可以顯著提高鏇翼非定常氣動彈性載荷的分析精度,併能更準確地反映新型槳尖鏇翼的氣動彈性耦閤效應;同時採用後掠槳尖在槳葉前行側30°～90°方位角範圍可以顯著降低激波彊度,有利于改善鏇翼的氣動特性.
위제고선익비정상기동탄성재하적분석정도,재강성선익계산류체역학(CFD)방법중인입계산결구동역학(CSD)방법,건립료일투괄합우신형장첨선익기동탄성재하분석적CFD/CSD우합방법.선익류장분석채용Navier-Stokes/Euler방정작위공제방정,위요선익생성운동감투망격.재류장구해중,채용쌍시간법추진,통량계산채용Jame-son중심격식,병채용B-L(Baldwin-Lomax)단류모형.기우Hamilton변분원리화중등변형량이론개전장협탄성운동변형분석,병발전료일투구유임의전각량단원적신방법이제고신형장첨선익적동역학분석정도.채용기우대수변환방법적망격변형책략,건립료일투CFD/CSD송우합방법,장협운동변형화선익기동력신식통과류고교접면전체.수선분별대CSD화CFD모괴진행료험증,연후계산료UH-60A선익재고속전비상태하적기동탄성재하,병여시험치진행료대비,최후중점대선익장첨형상진행료삼수분석.계산결과표명,상비우승력선이론화강성선익CFD방법,CFD/CSD우합방법가이현저제고선익비정상기동탄성재하적분석정도,병능경준학지반영신형장첨선익적기동탄성우합효응;동시채용후략장첨재장협전행측30°～90°방위각범위가이현저강저격파강도,유리우개선선익적기동특성.
