基于CFD/CSD耦合方法的旋翼气动弹性载荷分析

摘要

为提高直升机旋翼气动弹性耦合分析精度,在传统旋翼CFD计算方法中引入桨叶弹性变形的影响,建立了一套适合于旋翼气动弹性载荷分析的CFD/CSD耦合方法.为解决桨叶挥舞、扭转等弹性运动对CFD中贴体网格生成带来的问题,在运动嵌套网格技术基础上,采用基于代数变换方法的桨叶贴体网格变形策略.为计入桨叶剖面阻力对弹性变形及结构载荷的影响,旋翼CFD方法计算采用N-S方程作为控制方程,湍流模型采用S-A模型.旋翼结构分析采用基于Hamilton变分原理和中等变形梁理论建立的旋翼CSD方法.首先采用SA349/2旋翼对结构动力学模块进行验证.在此基础上,计算了SA349/2旋翼桨叶在前飞状态下的气动弹性载荷,主要包括桨叶非定常气动载荷、挥舞摆振及扭转方向的弯矩,并与飞行测试数据进行了对比,表明本文发展的旋翼CFD/CSD耦合计算方法可以有效地运用到旋翼气动弹性载荷的预测分析中.