基于目标压力分布的旋翼先进气动外形反设计分析方法

作     者：赵国庆 招启军 ZHAO Guoqing;ZHAO Qijun

作者机构：南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室江苏南京210016 

基　　金：国家自然科学基金(11272150)~~ 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2014年第35卷第3期

页      码：744-755页

摘      要：基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程、运动嵌套网格、目标压力分布及余量修正方法,构建了一套直升机旋翼桨叶先进气动外形反设计方法。为避免由桨叶气动外形变化导致的网格畸变,发展了一套基于Poisson方程求解的旋翼桨叶结构化贴体正交网格的快速、自动化生成方法,为提高运动嵌套网格的生成质量和通用性,采用剖面间网格插值与桨尖翻折相结合的方法,同时建立了基于"Top Map"和"Inverse Map"相结合的洞边界划定和贡献单元搜寻的新方法。基于Navier-Stokes方程和双时间法建立了旋翼非定常流场模拟方法,通量求解采用Roe-MUSCL格式,并使用低速预处理法来克服前飞旋翼流场收敛中遇到的刚性问题。在计算流体力学(CFD)方法基础上,基于旋翼翼型压力系数余量联立各方位角处的反设计MGM(Modified Garabedia-McFadden)超定方程组,并依据激波分离、失速等约束设置了各方位角处的反设计权重系数,创建了基于MGM超定方程组最小二乘解的旋翼气动外形(翼型)设计方法。应用所建立的方法,分别针对多目标、多状态和前飞时的旋翼(翼型)气动外形进行反设计分析,验证了本文方法的有效性。最后,将该方法拓展应用到旋翼桨尖气动外形设计中,设计得到与UH-60A直升机旋翼气动特性相似的矩形桨叶外形。

主 题 词：旋翼 气动外形 前飞 反设计 Navier-Stokes方程 翼型 

学科分类：080103[080103] 08[工学] 080104[080104] 0802[工学-机械学] 0825[工学-环境科学与工程类] 0704[理学-天文学类] 0701[理学-数学类] 0812[工学-测绘类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.7527/s1000-6893.2013.0267

馆 藏 号：203643114...