直升机旋翼/机身/尾面气动干扰特性的CFD分析

摘要

直升机旋翼/机身/尾面干扰流场的数值模拟一直是直升机空气动力学领域的研究重点和难点，对现代直升机的设计和发展起着重要的作用。为了研究直升机旋翼/机身/尾面干扰流场的特性，本文在国内外研究工作的基础上，基于动量源理论建立了一套以Euler方程为控制方程并计入旋翼配平的CFD方法。应用该方法，分别计算了不同状态下旋翼/机身、旋翼/机身/尾面的气动干扰特性，着重研究了干扰状态下旋翼对机身表面压强分布的影响、机身对旋翼性能的影响以及旋翼/尾面的干扰流场特性。具体研究内容如下：
　　第一章，作为研究的背景和前提，主要介绍了研究直升机旋翼/机身/尾面干扰流场的重要意义和国内外研究的现状，指出了结合动量源模型开展旋翼/机身/尾面气动干扰特性研究以及在干扰流场的计算中计入旋翼配平的必要性。
　　第二章在对比了不同类型网格的特点后，以ROBIN模型和MARYLAND模型为研究对象，总结了一套适合于直升机旋翼/机身/尾面干扰流场计算的网格生成方法。
　　在第三章，建立了一个适合CFD计算的旋翼配平模型，通过对CFD数值模拟方法以及旋翼动量源模型等进行研究，发展了一套具有良好计算效率的适合于直升机旋翼/机身/尾面气动干扰流场分析的计算方法，并完成了计算程序的编写。同时，对未计入配平的计算模型和计入配平的计算模型分别进行了算例验证，证明了计算方法的有效性。
　　论文的第四章，应用前面章节所建立的方法，分别对悬停和前飞状态下的直升机旋翼/机身的干扰流场特性进行了计算。并对不同前飞速度、不同拉力系数下的干扰流场进行了对比分析，得到了一些有意义的结果。
　　在第五章，进一步对直升机旋翼/尾面的干扰流场进行了数值模拟，分别计算了不同前飞速度、尾面参数下的干扰流场。通过对比分析，得出了一些有意义的结论。

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图表清单

注释表

第一章 绪 论

1.1 概述

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

第二章 直升机旋翼/机身/尾面流场的网格生成

2.1 引言

2.2 直升机旋翼/机身/尾面流场的网格生成

2.3 直升机流场网格生成的步骤和流程

2.4 本章小结

第三章 计入配平的直升机旋翼/机身/尾面干扰流场数值模拟方法

3.1 引言

3.2流场求解方法的建立

3.3 边界条件

3.4 流场初始化

3.5 动量源项的推导及添加方法

3.6 计算流程图

3.7 直升机旋翼/机身气动干扰的算例验证

3.8 本章小结

第四章 悬停和前飞状态直升机旋翼/机身干扰流场的计算

4.1 引言

4.2流场算例的计算参数

4.3结论

第五章 直升机旋翼/尾面干扰流场的计算

5.1 引言

5.2流场算例的计算参数

5.3结论

第六章 结束语

6.1 本文的主要工作及结论

6.2 进一步研究设想

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文