文档介绍：南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
高速直升机共轴刚性双旋翼的气动特性数值计算是直升机空气动力学领域富有挑战性和具
有重要意义的研究课题。本文首先基于结构运动嵌套网格建立了一套适合于共轴双旋翼流场模
拟的 CFD 方法,然后应用该方法分别对高速直升机旋翼桨叶的气动外形设计以及不同状态下高
速直升机共轴刚性双旋翼的气动特性进行了研究。主要研究内容如下:
作为研究背景和前提,第一章阐述了本文的研究对象及意义,并对高速直升机共轴刚性双
旋翼气动特性的国内外研究现状进行了概述,指出了目前研究方法的不足及难点,在此基础上
提出了本文拟采用的研究方法。
第二章针对共轴双旋翼的结构和流场特点,基于运动嵌套网格技术并结合桨叶贴体结构网
格生成方法,建立了一套适合于共轴双旋翼流场数值模拟的结构运动嵌套网格生成方法。
在上一章建立的共轴双旋翼结构运动嵌套网格系统的基础上,第三章发展了一套新的、适
合于共轴双旋翼悬停/前飞流场模拟的 CFD 方法和程序,并采用有试验数据可供对比的算例对
该方法的有效性进行了验证。在该方法中,以 Euler 方程作为控制方程,采用有限体积法对它
进行空间离散;为了提高模拟精度,采用低耗散的 Roe 格式并结合 MUSCL 格式计算无粘通量;
为了模拟共轴双旋翼流场的非定常变化过程,采用双时间法进行时间步进。
第四章深入地分析了 X2 高速直升机旋翼桨叶的气动外形设计特点,在此基础上应用本文建
立的网格生成方法及流场数值模拟方法开展了高速直升机旋翼桨叶的气动外形设计研究,并得
到了若干有用的设计规律。
在第五章,应用本文建立的网格生成方法及流场数值模拟方法对悬停及高前进比前飞状态
下 X2 高速直升机共轴刚性双旋翼的气动特性进行了计算与分析,着重研究了参数变化对 X2 旋
翼气动特性的影响,并得出了一些有意义的结论。
关键词:高速直升机,共轴刚性双旋翼,气动特性,结构运动嵌套网格,CFD
I
基于 CFD 方法的高速直升机共轴刚性双旋翼的气动特性研究
ABSTRACT
The putation of aerodynamic characteristics for the rigid coaxial rotor of high-speed
helicopter is a highly challenging and meaningful subject in the field of helicopter aerodynamics. A
CFD method suitable for simulating the flowfield of coaxial rotor based on structured
moving-embedded grids has been established firstly, and then it is employed to the investigations on
blade aerodynamic configuration design and aerodynamic characteristics of the rigid coaxial rotor of
high-speed helicopter. The major research in the paper is as follows:
As the background and premise of research, the object and significance as well as current situation
at home and abroad of the research are introduced in Chapter 1, and the disadvantages and difficulties
in the current research methods are pointed out, on this basis, the research approach used in the paper
is proposed.
Aiming at the structural and flowfield features of coaxial rotor, in Chapter 2, a structured
moving-embedded grid generation method suitable for numerical simulation of the flowfield of
coaxial rotor is established