基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的直升機(jī)旋翼流場(chǎng)及噪聲研究.pdf

1、本文建立了一個(gè)適合于直升機(jī)旋翼流場(chǎng)和噪聲計(jì)算的非結(jié)構(gòu)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)嵌套網(wǎng)格系統(tǒng),發(fā)展了一套與該網(wǎng)格系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的旋翼流場(chǎng)和噪聲數(shù)值求解方法及程序。在此基礎(chǔ)上,對(duì)直升機(jī)旋翼的流場(chǎng)和噪聲特性進(jìn)行了計(jì)算和分析,主要工作如下:
　　 作為背景和前提,首先論述了計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法在直升機(jī)流場(chǎng)和氣動(dòng)噪聲等應(yīng)用研究方面的發(fā)展概況,指出了開(kāi)展旋翼流場(chǎng)和噪聲研究的重要性以及計(jì)算網(wǎng)格對(duì)數(shù)值模擬的重要意義,提出了本文擬采用的研究方法和內(nèi)容。

2、　　 在第二章,結(jié)合直升機(jī)流場(chǎng)的特征,綜合分析了結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和直角網(wǎng)格(也可以認(rèn)為是一種非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格)的特點(diǎn),建立了一套新的適合于直升機(jī)流場(chǎng)計(jì)算的非結(jié)構(gòu)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)嵌套網(wǎng)格方法和相應(yīng)貢獻(xiàn)單元搜索策略,并分別給出了二維和三維情況下的自適應(yīng)網(wǎng)格算例。
　　 在上一章建立的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格基礎(chǔ)上,發(fā)展了一套基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的直升機(jī)懸停和前飛狀態(tài)流場(chǎng)的數(shù)值模擬方法及程序。在求解N-S主控方程時(shí)空間方向上使用逆風(fēng)單調(diào)守恒格式(YUSCL)與

3、通量差分裂方法相結(jié)合來(lái)計(jì)算通量,并使用梯度重構(gòu)的方法維持計(jì)算的精度；時(shí)間方向上采用雙時(shí)間方法以計(jì)及旋翼流場(chǎng)的非定常特征,在偽時(shí)間方向上使用無(wú)矩陣存儲(chǔ)的LU-SGS方法。應(yīng)用發(fā)展的求解器,分別對(duì)旋翼的懸停和前飛情況下的槳葉表面壓力、槳葉拉力和槳尖渦位置等進(jìn)行了計(jì)算,驗(yàn)證了數(shù)值方法的有效性。
　　 第四章是直升機(jī)流場(chǎng)計(jì)算的應(yīng)用研究。使用發(fā)展的網(wǎng)格系統(tǒng)和求解程序,深入討論了旋翼在近地工作狀態(tài)時(shí)的流場(chǎng)特性,計(jì)算了共軸式雙旋翼在干擾狀態(tài)下

4、的氣動(dòng)力變化和渦軌跡位移,開(kāi)展了直升機(jī)旋翼/機(jī)身組合流場(chǎng)的研究、分析了槳葉和機(jī)身空間相對(duì)位置變化及槳葉揮舞運(yùn)動(dòng)對(duì)流場(chǎng)特性的影響。在此基礎(chǔ)上,得出了一些有意義的結(jié)論。
　　 在第五章,將所發(fā)展的基于非結(jié)構(gòu)嵌套網(wǎng)格的流場(chǎng)計(jì)算方法和聲場(chǎng)求解的Kirchhoff公式相結(jié)合,建立了一個(gè)適合于旋翼噪聲數(shù)值計(jì)算的方法和求解程序,并給出了在非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上建立各種不同積分面的方法。通過(guò)懸停和前飛狀態(tài)的旋翼噪聲算例計(jì)算,并與可得到的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證