時(shí)間準(zhǔn)確自由尾跡方法建模及(傾轉(zhuǎn))旋翼氣動(dòng)特性分析.pdf

1、本文建立了一個(gè)新的“時(shí)間準(zhǔn)確”旋翼自由尾跡模型，利用該模型針對(duì)旋翼和傾轉(zhuǎn)旋翼的尾跡和氣動(dòng)特性進(jìn)行了計(jì)算和分析，同時(shí)開展了旋翼傾轉(zhuǎn)狀態(tài)的氣動(dòng)試驗(yàn)研究，主要工作如下： 作為前提和背景，本文首先闡述了論文的研究目的，以及旋翼自由尾跡方法研究、旋翼氣動(dòng)特性研究和傾轉(zhuǎn)旋翼氣動(dòng)特性研究的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，指出了現(xiàn)有研究中存在的不足，提出了本文擬采用的研究方法和本文的研究?jī)?nèi)容。 在第二章，本文基于Vatistas公式給出了一個(gè)不同的粘性

2、渦核模型，分析了渦模型中渦核半徑的確定方法，并考慮了渦核實(shí)際的耗散影響。然后，以平面渦環(huán)和三維渦管為算例，計(jì)算了誘導(dǎo)速度分布，以表明渦模型對(duì)實(shí)際誘導(dǎo)速度計(jì)算的影響，并通過(guò)旋翼入流的計(jì)算驗(yàn)證了本文渦模型的有效性。 針對(duì)尾跡步進(jìn)計(jì)算的多步差分格式，在第三章給出了一個(gè)通用推導(dǎo)方法，并利用該方法推導(dǎo)了一個(gè)新的二步二階預(yù)測(cè)－校正差分算法——“D2PC”算法。然后，對(duì)“D2PC”差分格式的精度和穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，并與典型的單步、三步差分格

3、式作了對(duì)比。此外，還進(jìn)行了自由尾跡渦線離散處理的誤差分析，并對(duì)采用“D2PC”差分格式表示的渦線主控方程進(jìn)行了修正，以提高尾跡求解精度。 第四章從剛體的擴(kuò)展歐拉動(dòng)力學(xué)模型出發(fā)，分別推導(dǎo)了旋翼在定常飛行時(shí)、有角運(yùn)動(dòng)時(shí)及作傾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的槳葉揮舞動(dòng)力學(xué)方程。同時(shí)，建立了槳葉Weissinger-L升力面氣動(dòng)模型，并給出了適用于旋翼氣動(dòng)力分析的槳葉環(huán)量求解方程以及槳尖渦強(qiáng)度和釋放位置的確定方法。 在第五章，給出了一個(gè)適用于時(shí)間

4、步進(jìn)分析的旋翼配平模型，并結(jié)合第二、三和四章的模型，建立了一個(gè)能適合于旋翼在定常飛行、有角運(yùn)動(dòng)以及旋翼傾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的尾跡和氣動(dòng)特性分析的“時(shí)間準(zhǔn)確”自由尾跡方法。 在第六章，首先通過(guò)旋翼尾跡、入流和氣動(dòng)力響應(yīng)等多種算例計(jì)算，驗(yàn)證了本文建立的“時(shí)間準(zhǔn)確”旋翼自由尾跡方法的有效性，然后，應(yīng)用該方法分別對(duì)直升機(jī)旋翼的尾跡幾何形狀、槳盤入流、旋翼下洗流場(chǎng)等時(shí)均氣動(dòng)特性進(jìn)行了計(jì)算與分析，并對(duì)旋翼在總距突增時(shí)的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性、旋翼在有角運(yùn)

5、動(dòng)時(shí)的尾跡幾何形狀和槳盤入流特性進(jìn)行了計(jì)算，得出一些新的結(jié)論。 第七章在南京航空航天大學(xué)研制的傾轉(zhuǎn)旋翼實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了傾轉(zhuǎn)旋翼的氣動(dòng)特性試驗(yàn)研究，首先測(cè)量了不同旋翼半徑、不同總距角條件下，旋翼不傾轉(zhuǎn)時(shí)的氣動(dòng)特性。然后，測(cè)量了不同旋翼轉(zhuǎn)速及不同傾轉(zhuǎn)時(shí)間條件下，旋翼傾轉(zhuǎn)時(shí)的非定常氣動(dòng)力，并與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。 本文在第八章，應(yīng)用建立的“時(shí)間準(zhǔn)確”旋翼自由尾跡模型針對(duì)旋翼在不同傾轉(zhuǎn)狀態(tài)下的尾跡進(jìn)行了計(jì)算和分析，并對(duì)旋翼傾轉(zhuǎn)