基于RANS方程的共轴刚性旋翼气动干扰参数影响分析

摘要

基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程建立了适用于共轴刚性旋翼悬停和前飞流场计算的数值模拟方法,采用运动嵌套网格技术计入旋翼复杂运动,通过对试验模型的计算对比验证了方法的准确性.采用共轴刚性旋翼配平作为计算输入,对旋翼气动干扰特性进行计算分析,并研究了旋翼间距、相遇方位角对气动干扰特性的影响.结果表明:共轴刚性旋翼流场存在强烈的桨涡干扰现象,上下旋翼相遇过程会发生"载荷效应"和"厚度效应",造成拉力周期性波动;随前飞速度增加,旋翼间非定常效应减弱,旋翼升阻比先增大后减小,共轴刚性旋翼升力偏置量增大;小的旋翼间距会加剧双旋翼间气动干扰,随间距增大,上旋翼拉力和悬停效率增加,下旋翼无明显变化;旋翼中高速度前飞流场中相遇角22.5°较0°相遇角拉力幅值降低,拉力波动1/2峰峰值降低一半,拉力的4Ω幅值明显降低,旋翼拉力波动周期从4/Rev变为8/Rev.