航空学报
航空學報
항공학보
ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA
2015年
5期
1442-1452
,共11页
旋翼%高速脉冲噪声%桨尖外形%代理模型%遗传算法%计算流体力学%FW-H方程
鏇翼%高速脈遲譟聲%槳尖外形%代理模型%遺傳算法%計算流體力學%FW-H方程
선익%고속맥충조성%장첨외형%대리모형%유전산법%계산류체역학%FW-H방정
rotor%high-speed impulsive noise%blade-tip shape%surrogated model%genetic algorithm%computational fluid dynamics%FW-H equations
建立了一套基于计算流体力学(CFD)/FW-H_pds方程(Ffowcs Williams-Hawkings equations with penetrable datasurface)的气动噪声预估技术和组合优化算法的低噪声旋翼桨尖平面外形设计方法.首先,采用积分形式的可压雷诺平均Navier Stokes(RANS)方程作为旋翼流场求解控制方程,围绕旋翼流场的网格采用嵌套网格方法生成.在优化过程中,桨叶网格生成采用提出的高效参数化的网格自动生成方法.在建立的CFD方法求解基础上,采用基于可穿透旋转积分面的鲁棒性较好的FW-H_pds方程来求解旋翼高速脉冲(HSI)噪声.然后,以降低旋翼HSI噪声为目标,以旋翼悬停气动性能为约束,提出具备前掠-后掠-尖削等组合特征的桨尖外形方案并进行优化分析.将基于拉丁超立方(LHS)方法和径向基函数(RBF)的代理模型方法耦合到遗传算法过程中,建立了一种高效的组合优化算法.在当前的计算状态下,优化后的桨尖外形的负压峰值相比于矩形桨叶降低了58.4％,优化后的桨叶有效地减弱了旋翼桨尖区域的跨声速“离域化”现象,因此可以降低旋翼HSI噪声特性,同时可以减弱旋翼桨尖涡强度达30％,旋翼悬停性能提高了2％～3％.
建立瞭一套基于計算流體力學(CFD)/FW-H_pds方程(Ffowcs Williams-Hawkings equations with penetrable datasurface)的氣動譟聲預估技術和組閤優化算法的低譟聲鏇翼槳尖平麵外形設計方法.首先,採用積分形式的可壓雷諾平均Navier Stokes(RANS)方程作為鏇翼流場求解控製方程,圍繞鏇翼流場的網格採用嵌套網格方法生成.在優化過程中,槳葉網格生成採用提齣的高效參數化的網格自動生成方法.在建立的CFD方法求解基礎上,採用基于可穿透鏇轉積分麵的魯棒性較好的FW-H_pds方程來求解鏇翼高速脈遲(HSI)譟聲.然後,以降低鏇翼HSI譟聲為目標,以鏇翼懸停氣動性能為約束,提齣具備前掠-後掠-尖削等組閤特徵的槳尖外形方案併進行優化分析.將基于拉丁超立方(LHS)方法和徑嚮基函數(RBF)的代理模型方法耦閤到遺傳算法過程中,建立瞭一種高效的組閤優化算法.在噹前的計算狀態下,優化後的槳尖外形的負壓峰值相比于矩形槳葉降低瞭58.4％,優化後的槳葉有效地減弱瞭鏇翼槳尖區域的跨聲速“離域化”現象,因此可以降低鏇翼HSI譟聲特性,同時可以減弱鏇翼槳尖渦彊度達30％,鏇翼懸停性能提高瞭2％～3％.
건립료일투기우계산류체역학(CFD)/FW-H_pds방정(Ffowcs Williams-Hawkings equations with penetrable datasurface)적기동조성예고기술화조합우화산법적저조성선익장첨평면외형설계방법.수선,채용적분형식적가압뢰낙평균Navier Stokes(RANS)방정작위선익류장구해공제방정,위요선익류장적망격채용감투망격방법생성.재우화과정중,장협망격생성채용제출적고효삼수화적망격자동생성방법.재건립적CFD방법구해기출상,채용기우가천투선전적분면적로봉성교호적FW-H_pds방정래구해선익고속맥충(HSI)조성.연후,이강저선익HSI조성위목표,이선익현정기동성능위약속,제출구비전략-후략-첨삭등조합특정적장첨외형방안병진행우화분석.장기우랍정초립방(LHS)방법화경향기함수(RBF)적대리모형방법우합도유전산법과정중,건립료일충고효적조합우화산법.재당전적계산상태하,우화후적장첨외형적부압봉치상비우구형장협강저료58.4％,우화후적장협유효지감약료선익장첨구역적과성속“리역화”현상,인차가이강저선익HSI조성특성,동시가이감약선익장첨와강도체30％,선익현정성능제고료2％～3％.
