螺旋槳飛機(jī)超低空流場(chǎng)數(shù)值模擬方法研究.pdf

1、本文利用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格技術(shù)生成螺旋槳飛機(jī)含地面效應(yīng)的空間網(wǎng)格。在螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面建立了滑流邊界條件，通過數(shù)值方法求解可壓縮Euler方程，研究了地面效應(yīng)、螺旋槳滑流和飛機(jī)迎角對(duì)氣動(dòng)力的影響，并對(duì)飛機(jī)和機(jī)翼在近地面作沉浮運(yùn)動(dòng)的非定常氣動(dòng)力進(jìn)行了數(shù)值模擬。 本文利用商業(yè)軟件Gambit對(duì)通用螺旋槳飛機(jī)外形進(jìn)行了建模，通過課題組發(fā)展的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù)，用陣面推進(jìn)法生成了較高質(zhì)量的四面體網(wǎng)格。為了便于研究地面效應(yīng)對(duì)飛機(jī)氣動(dòng)力的影響，基于代

2、數(shù)方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同地面高度進(jìn)行地面附近的網(wǎng)格拓展，在地面附近采用等高度的三棱柱網(wǎng)格，并通過層狀三棱柱網(wǎng)格的彈性伸縮將該方法應(yīng)用于飛機(jī)和機(jī)翼作沉浮運(yùn)動(dòng)的非定常流體問題，保證了非定常計(jì)算中網(wǎng)格生成的高效率。 為了解決精確模擬螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)帶來的計(jì)算量大的問題，本文在螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面建立滑流邊界條件，利用Euler方程可以準(zhǔn)確高效的對(duì)全機(jī)氣動(dòng)力進(jìn)行數(shù)值模擬。流場(chǎng)求解中，采用格心格式的有限體積法對(duì)可壓縮非定常Euler方程作空間離散，用

3、雙時(shí)間方法進(jìn)行物理時(shí)間推進(jìn)，運(yùn)用通量線化假設(shè)和最大特征值方法進(jìn)行雅可比矩陣分裂來實(shí)現(xiàn)隱式高斯．賽德爾偽時(shí)間推進(jìn)，同時(shí)采用當(dāng)?shù)貢r(shí)間步長(zhǎng)、隱式殘值光順等加速收斂措施。 通過對(duì)通用螺旋槳飛機(jī)超低空流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，分別研究了地面高度、螺旋槳滑流和飛機(jī)迎角對(duì)氣動(dòng)力的影響，得出了一些規(guī)律性和有工程意義的結(jié)論。數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值吻合的很好，證明了本文計(jì)算方法的可行性和正確性，并已應(yīng)用于工程實(shí)踐中。 最后，本文對(duì)通用螺旋槳飛機(jī)和