计入遮蔽区的旋翼三维水滴撞击特性计算新方法

摘要

为解决欧拉法水滴撞击特性计算过程中密度脉冲所引起的数值问题,提出了遮蔽区扩散模型,并建立了三维旋翼流场的水滴撞击特性计算的新方法.首先,在旋翼桨叶嵌套网格的基础上,对旋翼三维粘性流场进行了数值计算.然后,在同一套网格中求解水滴相控制方程,时间离散采用五步Runge-Kutta法.为解决桨尖和尾流附近的密度脉冲现象,提出并应用了遮蔽区扩散模型.该模型通过引入遮蔽区判断变量,在计算过程中逐渐生成遮蔽区,有效地壁面了密度脉冲现象,并减少了水滴撞击特性计算环节的计算量.最后,分别对NACA0012翼型和悬停条件下的UH-1H桨叶进行了水滴撞击特性的计算和结冰预测.通过与国外实验和计算结果的比较,验证了旋翼三维水滴撞击特性计算方法和遮蔽区扩散模型的有效性,并得到结论如下:在旋翼上,随着径向距离的增加,旋翼桨叶剖面的最大水滴收集系数和撞击范围都有所增大,结冰量也将相应增加.