基于貼體嵌套網(wǎng)格技術的直升機涵道尾槳氣動特性CFD分析.pdf

1、尾槳是常規(guī)布局直升機用于平衡旋翼反扭矩、保證直升機方向操縱性和穩(wěn)定性的主要氣動部件，其氣動特性對直升機的性能、飛行品質、噪聲特性等具有重要影響，因此針對直升機尾槳氣動特性的研究一直是直升機空氣動力學研究的一個重點。本文建立了一套基于貼體運動嵌套網(wǎng)格和雷諾平均N-S方程的直升機涵道尾槳流場及氣動特性分析的CFD方法，并采用多重網(wǎng)格方法提高涵道尾槳流場的數(shù)值模擬效率。在此基礎上，以RAH-66直升機的FANTAIL涵道尾槳為研究對象，對涵道

2、尾槳在懸停、前飛、側飛等多種飛行狀態(tài)下的氣動特性展開了分析研究，得出了一些有指導意義的結論。主要研究內容如下：
　　第一章，簡要介紹了目前國內外直升機涵道尾槳氣動特性研究的現(xiàn)狀和本文的研究目的，闡述了采用貼體嵌套網(wǎng)格方法結合N-S方程開展涵道尾槳氣動特性研究的必要性和重要意義，并簡要給出了論文的內容安排。
　　第二章，針對涵道尾槳的特殊構型以及流場的特點，建立了基于橢圓方程（Poisson方程）的貼體網(wǎng)格生成方法，并采用源項

3、修正方法控制網(wǎng)格生成質量。然后分別圍繞涵道壁和尾槳槳葉生成相應的貼體網(wǎng)格。在此基礎上，以涵道壁網(wǎng)格為背景網(wǎng)格，建立了適用于涵道尾槳氣動特性分析的尾槳與涵道壁網(wǎng)格的運動嵌套網(wǎng)格生成方法，并給出了實際計算網(wǎng)格以及嵌套網(wǎng)格中關鍵的貢獻單元搜索方法。
　　論文的第三章，以三維可壓湍流Navier-Stokes方程為流場求解主控方程，建立了一套適用于涵道尾槳氣動特性數(shù)值分析的CFD方法，湍流模型選用Baldwin-Lomax模型，采用Jam

4、eson中心差分格式進行空間離散，時間方向上采用雙時間步長法模擬非定常流動。為提高計算效率，本文發(fā)展了一套基于FAS（FullApproximationStorage）格式和V循環(huán)的適用于直升機旋翼以及涵道尾槳氣動特性分析的聚合式多重網(wǎng)格法。
　　在第四章，以NACA0012翼型、ONERAM6機翼及CARADONNA-TUNG旋翼為研究對象，采用第二章發(fā)展的網(wǎng)格生成方法分別生成其空間網(wǎng)格，基于第三章的建立的流場求解方法開展了上述

5、二維、三維機翼及旋翼懸停時的流場及氣動特性計算，通過與試驗結果的對比，驗證了本文網(wǎng)格生成方法和基于湍流N-S方程的流場數(shù)值模擬方法的有效性；在NACA0012翼型算例驗證基礎上，將第四章建立的多重網(wǎng)格方法應用到翼型流場的數(shù)值計算中，計算結果表明多重網(wǎng)格方法能夠有效地加快CFD流場計算收斂速度。
　　論文的第五章，在第四章算例驗證的基礎上，開展FANTAIL涵道尾槳的氣動特性分析，分別針對懸停、側飛及前飛狀態(tài)下涵道尾槳的流場及氣動特