倾转旋翼机旋翼/机身/短舱对机翼气动干扰计算分析

摘要

为研究倾转旋翼机各部件对机翼的气动干扰效应,建立了一套基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程、OpenMP并行策略和动量源方法的倾转旋翼机流场CFD求解方法.为了更好的模拟附面层特性,生成了一套由三棱柱/四面体组成的适用于倾转旋翼机多种飞行状态的混合网格系统.为了提高计算效率,同时兼顾粘性效应对干扰特性的影响,以N-S方程为主控方程,采用动量源方法进行倾转旋翼的模拟,以能够捕捉大分离特征的Spalart-Allmaras湍流模型来模拟粘性效应,并引入了高效的OpenMP并行加速技术等.在上述方法建立基础上,首先分别对孤立旋翼模型以及倾转旋翼机悬停状态进行了算例验证,结果表明该套方法不仅能很好的模拟旋翼的下洗流场,而且可以准确捕捉倾转旋翼机悬停状态的"喷泉效应".然后,计算分析了倾转旋翼机旋翼、机身、短舱对倾转旋翼机机翼的气动干扰特性.研究表明,旋翼的存在和转向对倾转旋翼机机翼的气动干扰比较明显,且集中于机翼中段;而机身和短舱对机翼的影响分别在机翼根部和尖部,且相对影响较小。