文档介绍：中图分类号: 论文编号:1028701 13-S228
学科分类号:082501
硕士学位论文
复合式高速直升机旋翼/机身气动
干扰特性的 CFD 分析
研究生姓名李文浩
学科、专业飞行器设计
研究方向直升机空气动力学
指导教师徐国华教授
南京航空航天大学
研究生院航空宇航学院
二О一二年十二月
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
The Graduate School
College of Aerospace Engineering
Analysis on Aerodynamic Interactions of the
Compound High-Speed Helicopter
Rotor/Fuselage Based on CFD
A Thesis in
Flight Vehicle Design
by
Wenhao Li
Advised by
Professor Guohua Xu
Submitted in Partial Fulfillment
of the Requirements
for the Degree of
Master of Engineering
December, 2012
承诺书
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(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)
作者签名:
日期:
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
复合式高速直升机共轴刚性旋翼/机身气动干扰的数值模拟是直升机空气动力学领域具有
挑战性的研究课题。本文开展了该直升机共轴刚性旋翼/机身干扰流场的数值模拟方法研究,发
展了基于 CFD 技术的高速直升机双旋翼/机身干扰流场的计算方法和模型。分别针对大前进比
旋翼翼型、共轴刚性旋翼气动特性、旋翼/机身干扰流场、高速状态桨毂阻力特性进行了数值计
算。主要工作如下:
作为前提和背景,本文首先简要介绍了论文的研究目的,概述了高速直升机共轴式旋翼特
性、旋翼/机身气动干扰等研究方面的国内外现状,指出了现有研究中存在的不足及难点,提出
了开展复合式高速直升机旋翼/机身干扰及桨毂减阻研究的重要意义和本文拟采用的研究方法。
在第二章,基于求解 N-S 方程的全湍流 CFD 方法,建立了一个适合于高速和反流状态的
翼型气动特性分析的计算模型,并对复合式高速直升机旋翼桨叶的多种翼型进行气动特性的计
算,同时,对比分析了旋翼桨根处采用双钝头翼型与常规翼型的差异。
第三章,在生成的复合式高速直升机流场网格基础上,结合动量源模型和 Euler 方程,首
次建立了一个适用于悬停及高速前飞状态的复合式高速直升机共轴双旋翼/机身干扰流场数值
模拟方法,并进行了相关程序的编写。应用该方法,对有试验数据的高速状态机身压力分布、
共轴双旋翼诱导速度以及大前进比旋翼特性进行了算例验证,表明了本文方法的有效性。
论文的第四章,应用建立的数值模拟方法,计算了悬停及大前进比状态下复合式高速直升
机共轴刚性双旋翼的气动特性,并与单旋翼进行了比较。同时,为了更准确地模拟大速度下的
桨毂阻力特性,使用 CFD 软件对不同前飞速度和俯仰角状态下直升机机身阻力进行了研究,在
此基础上提出了一个有效的桨毂减阻方案。
在第五章,着重计算了悬停及不同前进比下共轴刚性双旋翼/机身干扰流场的变化,研究了
旋翼/机身之间的相互干扰影响,并进行了设计参数变化的影响分析,得出了一些有实际意义的
结论。
关键词:复合式高速直升机,共轴刚性双旋翼,动量源,旋翼/机身干扰,桨毂阻力
i
复合式高速直升机旋翼/机身气动干扰的 CFD 分析
ABSTRACT
The analysis on rigid coaxial rotor-fuselage interfer