PIV测量缩比共轴双旋翼模型的流场特性

摘要

本文采用粒子图像测速(PIV)技术对一缩比共轴双旋翼模型在悬停和以不同前进比前飞时的流场进行水洞实验.测量得到了旋翼流场的瞬时涡量的速度分布,桨尖涡的脱落轨迹,悬停时的尾迹边界和前飞时的尾迹边界等流场特性参数分布.研究了不同状态下共轴双旋翼流场的气动干扰特性。rn 结果表明，悬停时，共轴上下旋翼与单旋翼的尾迹在旋转一周后分别收缩至0.85R,0.895R,0.81R左右。rn 无论悬停还是前飞时，上旋翼的桨尖涡经过下旋翼后不会与下旋翼的桨尖涡合并一起向下游运动，而是还保持大概原来的运动轨迹，但最终会趋于与下旋翼的运动轨迹逼近μ=0.05时，上旋翼对下旋翼的干扰较强;μ=0.1时，下旋翼对上旋翼的干扰较强μ=0.15时，上下旋翼的相互干扰相当，且呈各自发展的趋势。rn 低速前吃时，共轴上下旋翼和单旋翼前半边Ψ=180°的桨尖涡先定位与桨盘平面上方，直到x/R=-0.75处才开始下降。rn 前飞时尾迹的轴向畸变比径向畸变严重，并且畸变程度随前进比的增大而减小。rn 前飞时，在纵向，μ=0.05时，旋翼前半边桨尖处的流场存在较大的上洗且较慢地由上洗过渡为下洗，验证了此时旋翼前半边的桨尖涡定位于桨盘平面上方的现象;随着前进比的增大，旋翼前半边的下洗峰值逐渐后移，验证了旋翼的尾迹随着前进比的增大而逐渐后掠的现象前飞时，在横向，共轴式双旋翼与单旋翼之间的差别在前行侧很小，而在后行侧较大，共轴式双旋翼的诱导速度分布在前行侧和后行侧的不对称程度比单旋翼的小，说明共轴式双旋翼的横向操纵性比单旋翼的好。